노화와 뇌기능 감퇴…책 읽으면 ‘흰머리 소년’

《‘새로 배우기에는 나이가 너무 들어서….’ 보통 50대에 들어서면 운전이나 컴퓨터처럼 새로운 기술을 배울 엄두가 안 난다. 40대 정도면 외국어를 아예 포기할지 말지 선택의 갈림길에 선다. 나이가 들어 뇌세포가 많이 죽었는 데 머리가 ‘받쳐줄까’ 의심이 들기 때문이다. 실제로 20대 성인의 뇌는 대략 1350cc 부피에 1000억 개의 신경세포를 갖고 있는 데 반해 65세 이상 노인의 뇌는 신경세포가 많이 소멸한 탓에 부피가 10% 정도나 줄어든다. 뇌 세포는 일반 세포와 달리 한 번 손상되면 거의 재생되지 않는다고 알려져 있다. 그런데 나이가 들어도 젊은이 못지않은 ‘쌩쌩한’ 머리를 가질 수 있다는 연구결과가 나왔다. 신경세포가 새로 만들어진 것은 아닐 텐데 어찌된 일일까.》

미국 일리노이대 심리학과 아서 크레이머 교수 연구팀은 55∼80세 남녀 32명과 이들보다 젊은 55세 미만 31명에게 며칠간 동일한 훈련을 시킨 후 뇌의 반응을 비교했다. 훈련 내용은 생각보다 간단했다. 모니터에 나오는 글자의 색깔(노랑 또는 초록)이나 글자 종류(B 또는 C)에 따라 다른 키를 누르는 과제였다.

실험결과는 흥미로웠다. 기능성자기공명영상(fMRI)으로 촬영한 결과 노년 그룹은 훈련을 받기 전에 비해 뇌의 전전두엽이 활성화됐다. 그것도 젊은 그룹과 비슷한 정도로 나타났다.

○ 세포수 아닌 연결 정도가 기억력 좌우

전전두엽은 뇌의 가장 앞부분에 위치하는데 계획을 세우고 정보를 종합 판단해 문제를 해결하는 등 가장 고도의 인지기능을 수행하는 영역이다. 새로운 기술이나 지식을 습득할 때 단기간 보관하는 곳이기도 하다.

지금까지 전전두엽은 나이가 들수록 가장 먼저 퇴화하는 곳으로 알려져 있었다. 당연히 기능이 되살아날 리 만무하다는 것이 통념이었다. 하지만 크레이머 교수 연구팀은 적절한 훈련을 통해 전전두엽이 다시 활성화될 수 있다는 증거를 처음 제시한 것.

이 연구결과는 국제저널 ‘노화 신경생물학(Neurobiology of Aging)’ 온라인판 최근호에 게재됐다.

○ 학습하면 뇌세포간 연결확대 효과

서울대 심리학과 최진영 교수는 “보통 뇌 세포가 손상될 때 주변의 정상 세포끼리 서로 연결하는 수를 늘려 뇌 기능을 회복시킨다”며 “노년기에 새로운 자극(학습)에 대해 적극적으로 임할수록 뇌 세포끼리의 연결 정도가 확대될 수 있다”고 말했다.

최 교수는 최근 국내 60세 이상 남녀 14명의 뇌를 조사해 흥미로운 사실을 알아냈다. 8년 전부터 뇌 기능을 조사해 온 243명 가운데 인지능력 수준이 하위 10%에 속하는 그룹이었다. 초등학교를 졸업하지 못한 저학력자인 데다 글을 읽고 쓰지 못하는 문맹이었다.

최 교수는 이들과 연령과 학력은 같지만 문맹이 아니고 인지능력이 우수한 집단과 뇌 부피를 비교했다. 조사결과 14명의 뇌 부피가 상대적으로 작다는 사실을 발견했다. 이 연구결과는 지난해 말 ‘노화 신경생물학’ 온라인판에 게재됐다. 특히 문맹자들은 전전두엽과 함께 뇌 윗부분인 두정엽 안쪽의 일부 영역(precuneus)이 가장 많이 위축돼 있다는 사실이 후속 연구에서 확인됐다.

최 교수는 “공부를 하지 못한 사람일수록 두정엽 영역의 신경세포 연결망이 적게 형성돼 있을 것”이라며 “반대로 노년기에도 머리쓰는 훈련을 하면 이 영역이 다시 두꺼워질 수 있다고 예상된다”고 말했다.

그는 또 “머리를 쓸수록 마치 근육처럼 신경세포 연결망이 늘어나게 된다는 사실이 속속 밝혀지고 있다”고 덧붙였다.

○ 문맹일수록 뇌부피 상대적 위축

문맹과 뇌 기능의 관계를 처음 제시한 최 교수의 연구는 작년 11월 미국신경과학회에서 큰 관심을 모았으며 현재 국제저널에 논문을 제출한 상태다. 이 연구는 과학기술부 ‘뇌기능 활용 및 뇌질환치료기술개발 연구사업단(단장 김경진 서울대 교수)’의 지원으로 이뤄졌다.

김훈기 동아사이언스 기자 wolfkim@donga.com