과학자들은 나이가 들수록 더 강해지는 뇌층을 발견했습니다.

고해상도 스캔 결과, 촉각 처리 영역의 일부 뇌층이 노화에 저항하거나 심지어 두꺼워지는 것으로 나타났습니다. 이는 뇌의 적응력을 강조하고 노년기에도 이러한 능력을 보존할 수 있다는 희망을 제시합니다. 출처: Shutterstock

인간의 뇌는 생각보다 덜 노화되고, 특히 촉각을 담당하는 대뇌 피질 영역에서는 여러 겹으로 층이 형성됩니다. 독일 국립뇌연구센터(DZNE), 마그데부르크 대학교, 그리고 튀빙겐 대학교 헤르티 임상뇌연구소의 연구진은 젊은 성인과 노년 성인의 뇌 스캔 영상과 생쥐 연구를 바탕으로 이러한 결론을 도출했습니다. Nature Neuroscience 저널에 발표된 이 연구 결과는 감각 정보 처리 능력이 연령에 따라 어떻게 변화하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

인간의 대뇌 피질은 두께가 몇 밀리미터에 불과하고 여러 겹으로 주름져 있습니다. 이 조직은 일반적으로 나이가 들면서 얇아집니다. DZNE와 Hertie 임상 뇌 연구소의 신경과학자 Esther Kühn 교수는 "이는 노화의 특징입니다. 특히 뉴런의 손실이 원인으로 여겨집니다. 결과적으로 일부 기능이 저하됩니다. 어쨌든 일반적으로 뇌의 부피가 감소하면 기능도 저하되는 것으로 여겨집니다."라고 설명합니다. "하지만 대뇌 피질이 실제로 어떻게 노화되는지는 거의 알려져 있지 않습니다. 우리의 일상 활동 중 상당수가 기능하는 대뇌 피질에 의존한다는 점을 고려하면 이는 놀라운 일입니다. 그래서 저희는 고해상도 뇌 스캔으로 이 상황을 조사했습니다."

촉각 입력을 위한 프로세서

튀빙겐과 마그데부르크의 동료들과 함께 에스더 쿤은 촉각 신호가 처리되는 대뇌 피질 부위에 주목했습니다. 이 "일차 체성 감각 피질"은 정수리 좌우에 위치하며, 손가락 너비만큼 넓은 띠를 따라 양쪽 귀 쪽으로 뻗어 있습니다. "이 뇌 영역은 자신의 신체를 인지하고 환경과 상호작용하는 데 중요한 역할을 합니다."라고 신경과학자는 설명합니다. "열쇠를 집거나, 문 손잡이를 잡거나, 심지어 걸을 때에도 움직임을 제어하기 위해 끊임없이 촉각 피드백이 필요합니다. 그에 상응하는 자극은 이 영역에서 수렴되어 처리됩니다."

예상치 못한 발견

연구진은 자기공명영상(MRI)을 이용하여 전례 없는 정확도로 대뇌피질의 이 영역을 지도화할 수 있었습니다. 이를 위해 7테슬라의 자기장 강도를 가진 고감도 스캐너를 사용하여 모래알 크기의 미세한 뇌 구조까지 영상화할 수 있었습니다. 21세에서 80세 사이의 남녀 약 60명을 대상으로 검사를 진행했습니다. "지금까지 일차 체성감각 피질이 각기 다른 구조와 기능을 가진 여러 개의 극히 얇은 조직층이 겹쳐져 있다는 사실은 고려되지 않았습니다. 이제 우리는 이러한 층들이 노화에 따라 다르게 나타난다는 것을 발견했습니다. 대뇌피질은 전반적으로 얇아지지만, 일부 층은 안정적으로 유지되거나 놀랍게도 나이가 들면서 더 두꺼워집니다. 아마도 이러한 층들이 특별히 자극을 받아 기능을 유지하기 때문일 것입니다. 따라서 우리는 노년층에서도 신경가소성, 즉 적응력의 증거를 확인할 수 있습니다."

스택형 아키텍처

일차 체성 감각 피질의 층상 구조는 인간 뇌의 다른 영역, 심지어 다른 생물체에서도 유사한 형태로 나타납니다. 쿤 박사는 "진화론적 관점에서 볼 때, 이러한 방식으로 감각 정보를 처리하는 것은 분명히 유익한 것으로 입증되었습니다."라고 말합니다. 이번 연구에서는 피질의 중간층뿐만 아니라 그 위층도 노화 과정에 현저히 저항하는 것으로 나타났습니다. 각 층은 신경 신호 전달에 필수적인 물질인 미엘린 함량을 기준으로 구분되었습니다. 쿤 박사는 "중간층은 사실상 촉각 자극의 관문입니다. 그 위층에서는 추가적인 처리가 이루어집니다."라고 말합니다. "예를 들어, 손에서 오는 감각 자극의 경우, 상위층은 특히 인접한 손가락 간의 상호작용에 관여합니다. 이는 물건을 잡을 때 중요합니다. 따라서 연구 참가자들을 대상으로 손의 촉각 민감도와 운동 능력에 대한 테스트도 수행했습니다. 또한, 신호를 수신하는 피질 중간층의 기능을 파악하기 위해 기능적 MRI 스캔을 수행했습니다."

변조된 자극

대뇌 피질의 더 깊은 층에서만 연령 관련 퇴화가 나타났습니다. 고령 연구 참가자들의 경우 젊은 참가자들보다 더 얇았습니다. 피질의 더 낮은 층에서는 '변조'라는 과정이 일어납니다. 촉각 신호는 상황에 따라 증폭되거나 약화됩니다. 쿤은 "이는 집중력과 주의력과 관련이 있습니다."라고 설명합니다. "예를 들어, 손가락에 반지를 끼고 있다면 촉각 자극이 여전히 남아 있더라도 어느 순간 반지를 느끼지 못하게 됩니다. 이는 의식적으로 반지를 다시 인식할 때만 다시 발생합니다."

사용한 것은 보존됩니다

"피질의 중간층과 상층은 외부 자극에 가장 직접적으로 노출됩니다. 우리가 환경과 끊임없이 접촉하기 때문에 이 층들은 항상 활성화되어 있습니다."라고 쿤 박사는 덧붙였습니다. "하층의 신경 회로는 특히 노년기에 자극을 덜 받습니다. 따라서 저는 이 연구 결과가 뇌가 집중적으로 사용된 정보를 보존한다는 것을 시사한다고 생각합니다. 이것이 신경가소성의 특징입니다. 이는 52세의 한 연구 참가자에 대한 관찰 결과와도 일치합니다. 그는 선천적으로 팔다리가 없어서 평생 한쪽 팔에만 의존해야 했습니다. 감각 입력을 받는 대뇌 피질의 중간층은 비교적 얇았습니다." 또한, 뇌 각 층의 노화 차이는 나이가 들면서 어떤 능력은 감소하고 다른 능력은 감소하는 이유를 설명할 수 있습니다. 쿤 박사는 "키보드 타이핑처럼 반복적으로 연습한 감각운동 기술은 노년기에도 오랫동안 안정적으로 유지될 수 있습니다."라고 말합니다. "하지만 시끄러운 환경과 같은 방해 자극이 있을 경우, 노인들은 이러한 활동을 특히 어려워합니다. 이는 대뇌 피질 심층의 기능이 저하되어 감각 자극의 조절이 제대로 이루어지지 않기 때문일 수 있습니다."

보상에 대한 증거

그러나 연구진은 대뇌 피질 심층의 기전이 연령 관련 기능 저하를 어느 정도 상쇄한다는 증거를 발견했습니다. "심층은 나이가 들면서 얇아졌지만, 놀랍게도 미엘린 함량은 증가했습니다. 실제로 비교를 위해 생쥐 연구에서도 이러한 효과를 관찰했습니다. 그 결과 미엘린 증가가 특정 뉴런의 수 증가에 기인한다는 것을 발견했습니다."라고 쿤은 말합니다. "이러한 뉴런은 신경 자극 조절에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 말하자면 신호를 예리하게 하는 것이죠. 보상 기전은 특정 세포 변성을 상쇄하는 것으로 보입니다. 예방과 관련하여 이러한 기전이 특정적으로 촉진되고 유지될 수 있는지 연구하는 것은 흥미로울 것입니다. 실제로 생쥐 실험 결과는 이러한 보상 기전이 매우 고령에서 사라진다는 것을 시사합니다."

노화에 대한 낙관적인 견해

"이번 연구 결과는 적절한 자극을 통해 뇌에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 일반적인 생각과 일치합니다. 노화 과정에 어느 정도 영향을 미칠 수 있다는 것은 낙관적인 생각이라고 생각합니다."라고 쿤 박사는 말합니다. "하지만 물론 모든 사람은 이러한 잠재력을 활용할 자신만의 방법을 찾아야 합니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250811104229.htm