뇌의 가소성(변화가능성)Brain Plasticity

뇌의 변화가능성(가소성)Brain Plasticity

가소성? 말이 너무 어렵다. 우선 가소성이 무엇인지 부터 알아보자. 사전에 의하면 어떤 물체가 외부에 영향을 받아서 변화 되는 성질을 가소성이라고 한다.  그러니까 뇌는 일단 형성되면 고정되느냐? 일생동안 변화할 수있느냐? 답은 변화할 수있다는 말이다. 그럼 어떻게 뇌가 변화되는지 알아보자.

뇌세포와 뇌부위가 유동적으로 변하는 것을 뇌 가소성이라고 한다. 기존에는 뇌가 성장을 다하면 그대로 뉴런 등의 뇌세포가 그대로 안정화한다고 하였으나, 최근의 연구 결과에 따르면 학습이나 여러 환경에 따라 뇌세포는 계속 성장하거나 쇠퇴한다고 나왔으며 특히 기억을 담당하는 부위인 해마는 끊임없이 오래된 신경세포는 쇠퇴하고 새로운 신경세포가 생겨나는 등 굉장히 활발한 뇌가소성을 보인다. 뇌가소성이 최초로 실험으로 입증된 사례는 강박장애 환자를 인지행동치료하면서 뇌가 변화하는 것을 영상으로 찍은 것이다

성인의 뇌에서는 새로운 신경세포가 생겨나지 않는다고 생각되어왔다. 그러나 최근에 진행된 연구 결과에 따르면, 사건 기억과 공간 탐색에서 중요한 역할을 하는 부위인 해마(hippocampus)와, 연합학습(associative learning)과 습관 형성에서 중요한 역할을 하는 줄무늬체(striatum), 후각 망울(olfactory bulb) 등에서는 성인이 된 이후에도 새로운 신경세포가 생겨난다. 새로운 신경세포의 형성은 신체적인 운동을 할 때, 다양한 자극들로 환경을 풍성하게 만들어 주었을 때 활발해진다.

결정적 시기(critical period) 동안에 이미 만들어진 회로가 바뀌기도 한다. 결정적 시기란, 발달 단계에서 특정한 능력을 습득하기에 대단히 중요한 시기를 뜻한다. 예컨대 언어의 결정적 시기 동안, 뇌는 언어에 민감하게 반응하며, 언어에 관련된 뇌 회로의 가소성이 증가해서 언어 습득에 유리한 상태가 된다. 그러나 이 시기를 지나면 언어에 관련된 뇌 회로들이 안정화되면서 언어 습득이 어려워진다.

과거에는 결정적 시기가 끝나면 뇌 회로를 더이상 바꿀 수 없다고 여겼다. 해당 뇌 부위의 가소성은 결정적 시기가 끝남과 함께 끝난다고 본 것이다. 하지만 결정적 시기가 지난 뒤에도 경험에 따라 뇌 회로가 바뀌는 사례들이 보고되면서 이런 생각이 변하고 있다. 이미 닫힌 결정적 시기를 재개하는 방법을 찾는 연구도 늘어나고 있다. 이에 따라 요즘에는 결정적 시기라는 강한 표현 대신에 민감한 시기(sensitive period)라는 표현을 사용한다.

기존에 있던 신경세포의 종류가 바뀌기도 한다. 20여 년 전 교과서에는 하나의 신경세포는 한 종류의 신경전달물질(neurotransmitter)만을 분비한다는 ‘데일의 원리’(Dale’s principle)가 자주 실리곤 했다. 한때는 정설로 받아들여졌던 이 주장은 하나의 신경세포가 한 가지 이상의 신경전달물질을 분비할 뿐만 아니라 분비하는 신경전달물질의 종류를 바꾸기도 한다는 사실이 발견되면서 폐기되었다.

예컨대 시교차 상핵(suprachiasmatic nucleus)의 신경세포들은 망막으로 들어오는 빛의 양으로 낮인지 밤인지를 알아내고, 이에 따라 매일의 생체리듬(circadian rhythm)을 조절한다. 이 신경세포의 일부는 낮 길이가 짧을 때에는 도파민을 분비하는 도파민 신경세포가 되었다가, 낮 길이가 길어지면 도파민 대신 소마토스타틴(somatostatin)을 분비하는 소마토스타틴 신경세포가 된다고 한다.

이밖에 신경세포의 유전자 발현 패턴이 달라지기도 하며 세포 모양이 바뀌기도 한다. 뇌는 성장기 동안에 만들어져 20살 무렵에 완성된 다음에는 그대로 계속 사용되는 정교한 기계가 아니었던 것이다. 성인의 뇌도 환경 변화에 따라, 그리고 사용하기 나름으로 계속 변해간다.

뇌의 가소성이 의미하는 바로는 첫째, 학습이 가능하다. 쉽게는 독서에서부터 멀리는 학문 연구, 각종 지식을 습득하고 지식을 연구할 수 있는 행위의 기반. 뇌가소성이 존재하지 않는다면 인간은 학습을 할 수 없는 동물이 되고 말 것이다. 실제로 독서의 경우에도 상당히 오랜 기간동안 뇌가 훈련을 하여야 하며 독서를 하면서 각종 뇌 부위가 발달하는 것을 알 수 있다.(베르니케 영역, 브로카 영역, 후두엽 시각 피질, 각이랑 등) 외국어 학습의 경우에도 특정 뇌 부위가 발달한다고 한다.

둘째,장애가 있을 경우 장애가 발생한 뇌부위의 기능을 다른 뇌 부위가 떠맡는 것이 가능하다.

일례로 좌뇌에 심각한 괴사증상(라스무센 뇌염)이 생겨 좌뇌를 통째로 들어냈던 어린 소녀(Cameron Mott)가 있었는데, 우뇌 전체가 좌뇌의 기능을 모두 떠맡아서 거의 정상인처럼 생활했다고 한다. 또한 뇌손상으로 인해 왼발과 왼손이 거의 마비되었던 환자가 걷기 등의 운동을 통하여 왼발과 왼손의 기능이 점점 회복한 케이스도 있다. 또한 총상으로 인해 우뇌가 날아간 군인이 재활훈련 후 일상생활에 문제없이 참여했던 사례도 있다. 좌뇌가 손상된 우뇌의 기능을 떠맡았기 때문이다.