두뇌 발달에 중요한 시기 12~18세 청소년기

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뇌 기능 네트워크 발달 연구, 성장 시기별 변화 분석

기초과학연구원(IBS)의 뇌과학 이미징 연구단에서 활동하는 홍석준 성균관대 교수와 그의 연구팀이 인간의 뇌 기능 네트워크가 어떻게 형성되는지를 밝혀냈습니다. 이들은 사람의 뇌 영상을 성장 단계별로 분석하여 뇌 기능 발달 과정을 연구했습니다. 연구 결과는 중요한 뇌 부위들이 연령에 따라 어떻게 상호작용하는지를 보여줍니다.

외부 정보 처리와 내부 모델링의 역할

뇌 기능의 핵심은 외부의 정보를 처리하는 것과 내부에서 모델링하는 것입니다. 외부 수용 기능은 감각기관을 통해 얻은 정보를 뇌에서 처리하는 역할을 하며, 내부 모델링은 이러한 정보를 분석하고 새로운 관계를 이해하는 과정을 뜻합니다. 두 기능이 협력하여 인간은 끊임없이 변화하는 환경에 적응할 수 있게 됩니다.

특히 이러한 정보 처리는 대뇌피질에서 이루어지며, 뇌의 발달과 밀접한 관련이 있습니다. 이번 연구에서는 뇌 중심부에 위치한 시상과 대뇌피질 간의 연결성이 뇌 기능의 분화에 어떻게 기여하는지에 주목했습니다. 시상은 외부에서 들어오는 감각 정보를 처리하는 주요 중계 역할을 하지만, 최근 연구에서는 시상이 인지 기능에도 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다.

 

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시상과 대뇌피질의 연결성, 연령에 따른 차이

홍 교수 연구팀은 최신 뇌 영상 기술을 이용해 유아부터 성인까지 다양한 연령대의 뇌 영상을 분석했습니다. 연구에서 시상과 대뇌피질 간의 연결성이 연령에 따라 다르게 발달한다는 것을 확인했습니다.

유아기에는 감각 정보 처리 영역과 시상 간의 연결이 뚜렷하게 나타났으며, 성인이 되면서는 대뇌피질 내의 현저성 네트워크와 시상 간의 연결성이 더 두드러졌습니다. 현저성 네트워크는 외부의 자극을 인지하고 주의를 기울이는 기능을 담당하며, 이 네트워크와 시상의 연결이 강해짐에 따라 뇌는 기능적으로 분화되며 복잡한 정보 처리가 가능해집니다.

청소년기, 뇌 발달의 결정적 시기

또한 연구팀은 12세에서 18세 사이의 청소년기가 두뇌 발달에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈습니다. 발달 시뮬레이션을 통해 시상-대뇌피질 연결이 뇌 전체의 기능적 네트워크 발달에 기여함을 확인했습니다. 성숙한 두뇌는 다양한 감각 정보를 처리하고 고차원적 인지 기능을 수행할 수 있도록 기능적으로 세분화된 것이 특징입니다. 연구는 이 과정에서 시상과 대뇌피질의 연결이 중요한 역할을 한다는 점을 강조합니다.

홍 교수는 “시상이 태아 발달 중 중요한 역할을 하는 것은 이미 알려져 있었지만, 출생 후에도 뇌 기능 발달에 지속적으로 기여한다는 점이 이번 연구를 통해 밝혀졌다”고 설명했습니다. 이는 자폐나 조현병과 같은 신경 질환의 발생 원인을 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공합니다.

이번 연구는 세계적인 신경과학 학술지 ‘네이처 신경과학(Nature Neuroscience)’의 10월호에 온라인으로 게재되었습니다.

 

 

 

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