과학자들이 뇌가 극적으로 변화하는 5가지 중요한 순간을 공개했습니다.

연구자들은 우리의 학습, 사고, 그리고 노화 방식을 형성하는 뇌 구조의 다섯 가지 주요 변화를 발견했습니다. 이러한 변화는 평생에 걸쳐 장기간의 성장과 놀라운 재편의 순간을 강조합니다. 출처: Shutterstock

케임브리지 대학교의 신경과학자들은 인간의 뇌가 초기 발달 단계부터 노년기에 이르기까지 스스로를 재구성하는 다섯 가지 "주요 시기"를 거친다고 보고합니다. 각 단계는 우리가 성장하고 성숙하며 결국 노화에 따른 쇠퇴를 경험하는 동안 뇌가 사고, 학습, 행동을 지원하는 각기 다른 방식을 반영합니다.

케임브리지 MRC 인지 및 뇌과학부 연구팀은 신생아부터 90세까지 3,802명의 MRI 확산 스캔을 분석했습니다. 이 스캔은 뇌 조직을 통한 수분의 이동을 추적하여 연구자들이 한 영역을 다른 영역으로 연결하는 네트워크를 파악하는 데 도움을 줍니다.

네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 발표된 연구 결과 에 따르면, 뇌의 구조는 다섯 가지의 큰 단계를 거쳐 발달합니다. 네 가지 주요 "전환점"을 기준으로 각 단계는 구분되며, 뇌가 의미 있는 재조직을 겪는 시기를 나타냅니다.

어린 시절, 청소년기, 그리고 성인으로 가는 느린 길

첫 번째 시기는 출생부터 9세경까지이며, 이 시기가 중요한 전환점이 되어 청소년기로 이어집니다. 이 청소년기는 예상보다 훨씬 오래 지속되어 평균 32세까지 이어집니다.

30대 초반에는 뇌의 회로가 성인의 구조로 전환됩니다. 이 시기는 가장 긴 시기가 되며 30년 이상 지속됩니다. 66세 무렵의 세 번째 전환점은 "조기 노화" 단계의 시작을 알리고, 마지막 "후기 노화" 단계는 83세경에 나타납니다.

"우리는 뇌의 배선이 우리 발달에 매우 중요하다는 것을 알고 있지만, 뇌가 일생 동안 어떻게, 그리고 왜 변화하는지에 대한 큰 그림을 알지 못합니다."라고 이 연구를 이끈 게이츠 케임브리지 장학생 알렉사 무슬리 박사는 말했습니다. "이 연구는 인간 수명에 걸쳐 뇌 배선의 주요 단계를 밝힌 최초의 연구입니다."

"이러한 시기는 우리 뇌가 삶의 각 단계에서 무엇에 가장 잘 적응하는지, 또는 무엇에 더 취약한지를 보여주는 중요한 맥락을 제공합니다. 이는 어린 시절의 학습 장애든 노년기의 치매든, 어떤 뇌가 인생의 중요한 시기에 다르게 발달하는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다."

초기 뇌 성장: 시냅스, 통합 및 빠른 변화

유아기부터 아동기까지 뇌는 "네트워크 강화"를 통해 형성됩니다. 아기들은 뉴런들이 서로 소통하는 지점인 시냅스를 엄청나게 많이 생성합니다. 시간이 지남에 따라 가장 활성화된 연결만 유지되고 나머지는 사라집니다.

이 기간 동안 뇌 전체는 일관된 재배선 패턴을 따릅니다. 회백질과 백질이 빠르게 성장하여 피질 두께(겉회백질과 속백질 사이의 거리)가 최고점에 도달합니다. 대뇌 피질의 주름 또한 안정화되어 겉표면에 보이는 능선을 형성합니다.

아홉 살이 되면 뇌는 첫 번째 중요한 전환점을 맞이하게 됩니다. 이 시기에 인지 능력은 빠르게 발달하지만, 특정 정신 건강 문제가 발생할 위험 또한 높아집니다.

청소년기: 효율성 증가 및 더욱 체계화된 뇌 네트워크

두 번째 시기인 청소년기는 백질의 지속적인 성장이 특징입니다. 이러한 경로가 확장됨에 따라 의사소통 네트워크의 구성이 더욱 정교해집니다. MRI 확산 스캔은 조직 내 수분 이동이 더욱 질서정연함을 보여주는데, 이는 더욱 강하고 조율된 연결을 반영합니다.

이 시기는 개별 영역과 뇌 전체에서 신호가 이동하는 방식의 효율성이 향상되는 것으로 유명합니다. 이러한 향상은 인지 기능 향상과 연관되어 있습니다.

"신경 효율성은 여러분이 상상하는 대로 짧은 경로로 잘 연결되어 있으며, 청소년기는 이 효율성이 증가하는 유일한 시기입니다."라고 무슬리는 말했습니다.

이러한 변화는 30대 초반에 최고조에 달하는데, 연구자들은 이를 전체 수명에 걸쳐 "가장 강력한 지형적 전환점"이라고 설명합니다.

"32세 무렵에는 다른 모든 전환점에 비해 뇌 회로의 방향성 변화가 가장 크고 전반적인 궤적도 가장 크게 변합니다."라고 무슬리는 말했다. "사춘기가 명확한 시작점을 제공하지만, 청소년기의 끝은 과학적으로 정확히 설명하기가 훨씬 어렵습니다. 순전히 신경 구조에 근거하여, 우리는 청소년기와 유사한 뇌 구조 변화가 30대 초반에 끝난다는 것을 발견했습니다."

성인기: 안정성과 점진적 구획화

대략 32세쯤 되면 성인기가 시작됩니다. 이 단계는 인생의 초기 단계에 비해 비교적 안정적이며, 약 30년 동안은 추가적인 주요 전환점이 나타나지 않습니다. 연구진에 따르면, 이는 다른 연구에서 설명된 "지능과 성격의 정체기"와 일치합니다.

또한 그들은 이 시기에 "분리" 현상이 심화되는 것을 발견했습니다. 즉, 서로 다른 뇌 영역이 더욱 독특하고 특화된 방식으로 작동하기 시작한다는 것을 의미합니다.

다음 전환점인 66세 무렵은 훨씬 더 미묘합니다. 극적인 구조적 변화는 수반하지 않지만, 연구팀은 네트워크 조직에서 의미 있는 변화를 관찰했습니다.

"데이터에 따르면 뇌 네트워크의 점진적인 재편은 60대 중반에 정점에 도달합니다."라고 무슬리는 말했습니다. "이는 아마도 노화와 관련이 있을 것으로 보이는데, 백질이 퇴화되기 시작하면서 연결성이 더욱 약화됩니다. 이 시기에는 고혈압과 같이 뇌에 영향을 미칠 수 있는 다양한 건강 문제에 대한 위험이 증가합니다."

고령화: 세계적 연결성 감소 및 지역 의존도 감소

마지막 전환점은 83세 무렵에 도래하며, 이는 마지막 뇌 구조 시대의 시작을 알립니다. 이 단계에 대한 데이터의 양은 제한적이지만, 연구자들은 명확한 패턴을 발견했습니다. 뇌는 전체적으로 덜 연결되고 특정 영역에 더 많이 의존하게 됩니다.

"돌이켜보면 우리 중 많은 사람들은 삶이 여러 단계로 특징지어졌다고 생각합니다. 뇌 또한 이러한 시기를 거치는 것으로 나타났습니다."라고 케임브리지 대학교 신경정보학과 교수이자 이 연구의 수석 저자인 던컨 애슬 교수는 말했습니다.

"많은 신경발달, 정신 건강 및 신경학적 질환은 뇌의 연결 방식과 연관되어 있습니다. 실제로 뇌 연결 방식의 차이는 주의력, 언어, 기억력, 그리고 다양한 행동 장애를 예측합니다."

"뇌의 구조적 여정이 꾸준한 진행이 아니라 몇 가지 주요 전환점 중 하나라는 점을 이해하면 뇌의 배선이 언제, 어떻게 손상되기 쉬운지 파악하는 데 도움이 될 것입니다."

이 연구는 의학연구위원회, 게이츠재단, 템플턴세계자선재단의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251201084942.htm