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청소년기와 청년기의 생활환경이 뇌의 감각 통합 기능과 신경 네트워크 형성에 결정적인 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 다양한 감각 자극과 활발한 사회적 교류가 결합된 환경은 뇌 기능을 크게 향상시키는 반면, 사회적 고립은 감각 처리 네트워크를 심각하게 손상시키는 것으로 나타났다.
이번 연구는 성균관의과대학 삼성서울병원 영상의학과 이정희 교수, 생리학교실 정성권 교수, 유태이 연구원과 한국뇌연구원·대구경북첨단의료복합단지 이태관 책임연구원, 김길수 교수팀이 공동으로 수행했다.
연구팀은 생후 4주 된 수컷 생쥐를 터널· 부산수협 회전바퀴·둥지 등 물리적 자극과 사회적 교류가 풍부한 ‘환경 풍부화 그룹’과 외부 자극 없이 단독 사육되는 ‘사회적 고립 그룹’으로 나눠 7주 동안 사육했다.
이후 연구팀은 앞발, 수염, 시각, 후각 등 서로 다른 감각 자극을 순차적으로 주면서 15.2T 기능적 자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. 이를 통해 감각 자극이 뇌 전체에 미치는 무직자 개인회생 활성화 양상과 감각 간 통합 반응을 정량·공간적으로 분석했다.
분석 결과, 풍부한 환경에서 자란 생쥐는 고차원 시각·촉각 처리 능력이 향상되고 뇌 기능적 네트워크의 ‘분리도’가 잘 유지됐다. 감각·운동 통합 기능도 강화됐다. 반면 사회적 고립 환경의 생쥐는 기능적 연결성이 전반적으로 저하되고 영역 간 구분이 흐릿한 ‘네트워크 혼재’ 현상이 한국주택공사 나타났다. 후각 영역에서는 비정상적 과활성과 함께 후각 인식 저하가 동반됐다.
뇌의 네트워크 분리도가 잘 유지됐다는 것은 시각·청각·운동·기억 등 서로 다른 기능을 담당하는 뇌 영역들이 명확히 구분돼 각자의 역할을 효율적으로 수행하는 상태를 뜻한다. 이 구분이 무너지면 정보 처리 효율이 떨어지고 불필요한 신호가 뒤섞여 기능적 오류가 증가 집담보대출 한다. 네트워크 혼재가 심화될 경우 주의력 저하, 문제 해결·계획 능력 약화, 감각·운동 통합 문제, 감정 조절 어려움, 기억력 저하 등이 나타날 수 있으며, 우울증·불안·자폐 스펙트럼 장애 등 신경정신질환의 발병 위험과도 관련이 있는 것으로 보고됐다.
또한 뇌의 통합감각기능은 시각, 청각, 촉각, 평형감각 등 다양한 감각 기관에서 들어온 창업보육전문매니저 정보를 뇌가 동시에 분석·종합하는 능력을 말한다. 즉 보고, 듣고, 느끼는 것을 각각 따로 처리하는 것이 아니라 여러 감각 데이터를 결합해 빠른 판단과 행동으로 이어가는 것이다.
이정희 교수는 “다중감각 자극에 대한 뇌의 감각 통합 반응을 fMRI를 통해 분석한 세계 최초의 사례로, 향후 우울증, 불안, 자폐 스펙트럼 장애 등 다양한 정신건강 질환의 치료 방향을 새롭게 제시할 수 있을 것으로 기대된다”며 “청소년기의 사회적 고립이 뇌에 미치는 위험성과 함께, 감각 기반 중재법 및 후각 시스템을 활용한 새로운 바이오마커 가능성을 제시함으로써 정신질환의 예방 및 치료 전략에 중요한 실마리를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구팀은 이 밖에도 휴지기 뇌 연결성 분석(resting-state fMRI), 행동 실험, c-Fos 단백질 발현 분석 등을 종합적으로 수행해 감각 자극이 국소 및 전뇌 수준의 신경 네트워크에 미치는 영향과 환경 변화에 따른 뇌 발달의 재구성 과정도 규명했다고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 최신호에 게재됐다.
윤은숙 기자 sugi@hani.co.kr