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어린이와 성인의 뇌조직화의 변화과정
게시일 2009-06-26 15:07 | 최종수정 2010-09-09 13:42
어린이와 성인의 뇌조직화의 변화과정
부모에게 반항하는 어린이들에 대해서 어른들은 “도대체 무슨 생각을 하고 있느냐?”라는 질문을 하게 된다. 이에 대해서 이제 아이들은 “과학자들은 내 뇌가 어른들과는 다르다는 것을 발견했어요!”라고 말하게 되었다. 하지만 비정상적인 아이들에게만 이런 것이 적용되는 것은 아니다. 새로운 연구에서는 또한 부모들에게 새로운 답변을 주고 있다: 즉, 무엇보다 중요한 뇌의 조직이 다른 반면에 가장 중요한 성인뇌조직의 핵심적인 원칙 중에 하나가 어린이가 7세 정도 되었을 때 나타난다는 사실이다. 세인트 루이스의 워싱턴 대학 의대 (Washington University)의 인지신경학 교수인 스티븐 피터슨 (Steven E Petersen) 박사는 “어떤 설명을 하려고 하던간에 정상적인 어린이의 뇌는 유전적으로 비조직적이거나 무질서한 것은 아니다”고 말했다. 그는 “어린이의 뇌는 다르게 조직되어 있지만 적어도 성인의 뇌와 같은 능력을 지니고 있다”고 말했다.
피터슨과 그의 동료들은 어떻게 발달장애와 뇌손상이 정신능력을 손상시키는지를 이해하기 위해 정상적인 뇌조직과 발달에 대한 연구를 수행했다. 이들은 이러한 장애를 위한 새로운 치료법을 개발하기 위한 연구를 계획하고 있다. 연구자들은 뇌의 네트워크를 연구하고 알아내기 위해 쉬고 있는 상태의 기능적인 연결성 MRI를 이용했다. 연구참가자들이 인지과제능력을 수행하는 과정에서 일어나는 정신활동을 기록하는 대신에 이들이 이러한 과제를 수행하는 과정에서 뇌에서 일어나는 자발적인 활동을 스캔하였다. 뇌활동이 각기 다른 뇝분에서 동시에 일어나고 줄어들 때 연구자들은 이 부분들은 함께 일을 한다는 사실을 알아내었다.
이러한 연구를 통해서 과학자들은 이전에 성인의 두뇌에서 다양한 과제를 수행하는 네가지 뇌의 네트워크가 존재한다는 사실을 발견한 바 있다. 예를 들어, 이들 중 두 개의 네트워크는 대부분 자발적인 뇌기능을 책임지고 있었다. 이 네트워크들은 보통 물리적으로 서로 멀리 떨어진 몇 개의 뇌부분 사이를 연결하고 있었다. 이번에 이루어진 새로운 연구에서 이곳은 조직적인 대비가 일어나는 곳으로 각기 다른 부분이 멀리 떨어져 있지만 기능적으로 연결된 곳을 연결하는 네트워크 대신에 어린이의 두뇌에서 가장 긴밀한 연결의 대부분은 물리적으로 가까운 곳끼리 연결되어 있다는 사실을 발견했다.
이번 연구는 워싱턴 대학에서 박사를 마친 현재 오리건 보건과학대학 (Oregon Health and Science Unviersity)의 다미엔 패어 (Damien A Fair) 박사와 현재 워싱턴 대학의 박사과정에 있는 알렉산더 코헨 (Alexander L Cohen)에 의해서 주도되었다. 이들은 7세에서 31세 사이의 참가자 210명을 대상으로 한 데이터를 분석했다. 패어는 “우리는 어린이들을 대상으로 결과를 분석했으며 가장 어린 참가자의 자료를 제거하고 그 다음으로 나이든 대상의 자료를 부가하는 방식으로 모든 대상을 통한 자료분석을 수행했다. 이 결과는 어떻게 어린이의 두뇌에서 어른의 두뇌로 조직적인 전환이 일어나는가를 보여주고 있다. 그 결과 물리적인 근접성에 근거한 지역적인 네트워크에서 멀리 떨어진 기능성을 중심으로 한 네트워크로의 전환이 이루어졌음을 보여주고 있다”고 말했다.
연구자들은 또한 어린이의 뇌를 대상으로 ‘소세계 (small world)’ 조직을 체크해보았으며 성인의 뇌에서 나타나는 조직적인 질에 대해서도 조사해보았다. 덜 공식적인 맥락에서 ‘케빈 베이컨의 여섯단계 (Six degrees of Kevin Bacon)’으로 알려진 게임을 따라 ‘케빈 베이컨’으로 불려졌다. 이 게임은 여섯개의 각기 다른 영화에서 영화배우들이 케빈 베이컨과 연결되기 쉬운가를 보여주거나 다양한 공동출연자 사이에서 연관성이 적어지는가를 보여주는 것이다. 패어는 “몇 개의 상대적으로 단순한 과정을 거쳐서 한 개의 결절 (node)이 다른 결절과 특별한 결절을 통해 연결되어 거대한 네트워크를 형성하는가에 대한 아이디어를 보여주는 것이다. 케빈 베이컨처럼 이 특별한 결절은 다른 결절들과 많은 연관성을 지니고 이를 통해서 결절사이를 연결시키는데 필요한 과정을 줄이도록 한다”고 설명했다.
과학자들은 이미 어린이들은 성인들보다 뇌부분 사이의 멀리 떨어진 연결성이 적다는 사실을 알고 있었다. 하지만 이들이 좀더 자세히 조사를 할 경우에 소규모의 세계조직을 만들어낼 수 있는 다중연결성을 갖는 결절과 연결성을 갖고 있다는 사실을 발견했다. 연구자들은 연구대상의 연령을 7세로 제한했다. 그 이유는 7세가 되면 뇌의 크기가 성인의 크기에 95%에 이르기 때문이다. 하지만 연구자들은 좀더 어린이의 뇌의 물리적인 지리적 배열의 변화를 연구하려고 하고 있다. 이들은 또한 뇌손상이나 발달장애를 앓고 있는 대상에서 동일한 현상을 찾고 있다.
출처:2009년 5월 18일
참고자료: Fair et al. Functional Brain Networks Develop from a “Local to Distributed” Organization. PLoS Computational Biology, 2009; 5 (5): e1000381 DOI:10.1371/journal.pcbi.1000381
정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
(본 내용은 KISTI의 정보이용 승인을 통해 제공되며 저작권은 KISTI에 있습니다.)
부모에게 반항하는 어린이들에 대해서 어른들은 “도대체 무슨 생각을 하고 있느냐?”라는 질문을 하게 된다. 이에 대해서 이제 아이들은 “과학자들은 내 뇌가 어른들과는 다르다는 것을 발견했어요!”라고 말하게 되었다. 하지만 비정상적인 아이들에게만 이런 것이 적용되는 것은 아니다. 새로운 연구에서는 또한 부모들에게 새로운 답변을 주고 있다: 즉, 무엇보다 중요한 뇌의 조직이 다른 반면에 가장 중요한 성인뇌조직의 핵심적인 원칙 중에 하나가 어린이가 7세 정도 되었을 때 나타난다는 사실이다. 세인트 루이스의 워싱턴 대학 의대 (Washington University)의 인지신경학 교수인 스티븐 피터슨 (Steven E Petersen) 박사는 “어떤 설명을 하려고 하던간에 정상적인 어린이의 뇌는 유전적으로 비조직적이거나 무질서한 것은 아니다”고 말했다. 그는 “어린이의 뇌는 다르게 조직되어 있지만 적어도 성인의 뇌와 같은 능력을 지니고 있다”고 말했다.
피터슨과 그의 동료들은 어떻게 발달장애와 뇌손상이 정신능력을 손상시키는지를 이해하기 위해 정상적인 뇌조직과 발달에 대한 연구를 수행했다. 이들은 이러한 장애를 위한 새로운 치료법을 개발하기 위한 연구를 계획하고 있다. 연구자들은 뇌의 네트워크를 연구하고 알아내기 위해 쉬고 있는 상태의 기능적인 연결성 MRI를 이용했다. 연구참가자들이 인지과제능력을 수행하는 과정에서 일어나는 정신활동을 기록하는 대신에 이들이 이러한 과제를 수행하는 과정에서 뇌에서 일어나는 자발적인 활동을 스캔하였다. 뇌활동이 각기 다른 뇝분에서 동시에 일어나고 줄어들 때 연구자들은 이 부분들은 함께 일을 한다는 사실을 알아내었다.
이러한 연구를 통해서 과학자들은 이전에 성인의 두뇌에서 다양한 과제를 수행하는 네가지 뇌의 네트워크가 존재한다는 사실을 발견한 바 있다. 예를 들어, 이들 중 두 개의 네트워크는 대부분 자발적인 뇌기능을 책임지고 있었다. 이 네트워크들은 보통 물리적으로 서로 멀리 떨어진 몇 개의 뇌부분 사이를 연결하고 있었다. 이번에 이루어진 새로운 연구에서 이곳은 조직적인 대비가 일어나는 곳으로 각기 다른 부분이 멀리 떨어져 있지만 기능적으로 연결된 곳을 연결하는 네트워크 대신에 어린이의 두뇌에서 가장 긴밀한 연결의 대부분은 물리적으로 가까운 곳끼리 연결되어 있다는 사실을 발견했다.
이번 연구는 워싱턴 대학에서 박사를 마친 현재 오리건 보건과학대학 (Oregon Health and Science Unviersity)의 다미엔 패어 (Damien A Fair) 박사와 현재 워싱턴 대학의 박사과정에 있는 알렉산더 코헨 (Alexander L Cohen)에 의해서 주도되었다. 이들은 7세에서 31세 사이의 참가자 210명을 대상으로 한 데이터를 분석했다. 패어는 “우리는 어린이들을 대상으로 결과를 분석했으며 가장 어린 참가자의 자료를 제거하고 그 다음으로 나이든 대상의 자료를 부가하는 방식으로 모든 대상을 통한 자료분석을 수행했다. 이 결과는 어떻게 어린이의 두뇌에서 어른의 두뇌로 조직적인 전환이 일어나는가를 보여주고 있다. 그 결과 물리적인 근접성에 근거한 지역적인 네트워크에서 멀리 떨어진 기능성을 중심으로 한 네트워크로의 전환이 이루어졌음을 보여주고 있다”고 말했다.
연구자들은 또한 어린이의 뇌를 대상으로 ‘소세계 (small world)’ 조직을 체크해보았으며 성인의 뇌에서 나타나는 조직적인 질에 대해서도 조사해보았다. 덜 공식적인 맥락에서 ‘케빈 베이컨의 여섯단계 (Six degrees of Kevin Bacon)’으로 알려진 게임을 따라 ‘케빈 베이컨’으로 불려졌다. 이 게임은 여섯개의 각기 다른 영화에서 영화배우들이 케빈 베이컨과 연결되기 쉬운가를 보여주거나 다양한 공동출연자 사이에서 연관성이 적어지는가를 보여주는 것이다. 패어는 “몇 개의 상대적으로 단순한 과정을 거쳐서 한 개의 결절 (node)이 다른 결절과 특별한 결절을 통해 연결되어 거대한 네트워크를 형성하는가에 대한 아이디어를 보여주는 것이다. 케빈 베이컨처럼 이 특별한 결절은 다른 결절들과 많은 연관성을 지니고 이를 통해서 결절사이를 연결시키는데 필요한 과정을 줄이도록 한다”고 설명했다.
과학자들은 이미 어린이들은 성인들보다 뇌부분 사이의 멀리 떨어진 연결성이 적다는 사실을 알고 있었다. 하지만 이들이 좀더 자세히 조사를 할 경우에 소규모의 세계조직을 만들어낼 수 있는 다중연결성을 갖는 결절과 연결성을 갖고 있다는 사실을 발견했다. 연구자들은 연구대상의 연령을 7세로 제한했다. 그 이유는 7세가 되면 뇌의 크기가 성인의 크기에 95%에 이르기 때문이다. 하지만 연구자들은 좀더 어린이의 뇌의 물리적인 지리적 배열의 변화를 연구하려고 하고 있다. 이들은 또한 뇌손상이나 발달장애를 앓고 있는 대상에서 동일한 현상을 찾고 있다.
출처:
참고자료: Fair et al. Functional Brain Networks Develop from a “Local to Distributed” Organization. PLoS Computational Biology, 2009; 5 (5): e1000381 DOI:10.1371/journal.pcbi.1000381
정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
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