아이의 머리가 좋아지는 생물학적 조건
주도로인 뉴런이 넓고
연결 도로인 시냅스가 많으면
자동차가 막힘 없이 질주하듯
머릿속 정보도 거침없이 달리지
위키피디아머릿속 고속도로
미국 어느 도시의 고속도로 교차 지점(junction) 사진이야. 도로와 도로를 이어지고, 주도로 위에는 차들이 빼곡히 달리는 것을 보니 출근 시간이나 퇴근 시간일지 모르겠어. 아무튼 도로가 시원하게 뚫려있지 않고 정체되는 느낌이야.
주도로의 차선이 넓어지고, 차선도 많아지면 좋겠지. 또 연결 도로가 더 많아지고, 더 넓어지면 어떻게 될까? 당연히 차량 흐름이 원활해지고, 달리는 속도도 빨라져. 차들은 막힘이 없이 수월하게 도로 위를 달릴 거야. 이렇게 되면 사람도 물건도 더 빨리 목적지에 도달할 수 있어. 이런 것을 우리는 물류의 흐름이 좋다고 말하고, 그렇게 되면 도시 경제가 좋아질 수밖에 없겠지.
왜 갑자기 고속도로 이야기냐고? 우리 머릿속에서도 이런 일이 일어난다는 것을 비유적으로 표현한 거야. 주도로를 뇌 신경세포인 뉴런(neuron)이라고 하고, 연결 도로를 시냅스(synapse)라고 할 수 있어. 뉴런의 숫자가 많아지고, 뉴런이 넓어지면 좋다는 이야기지. 또 시냅스 숫자도 많아지고, 넓어지면 머릿속 정보도 빨리 흐르게 돼. 이런 현상을 우리는 머리가 좋아진다고 말할 수 있어.
사람들은 약 1,000억 개의 뉴런을 가지고 태어나. 어린 시절에는 해마의 뉴런이 증가하기도 하지만, 성인이 되어서는 크게 변하지 않아. 그렇다고 뉴런을 발달시킬 방법이 없는 건 아니야. 차선을 넓히듯 뉴런 내부를 넓히는 거야. 그렇게 되면 숫자는 같아도 더 많은 정보를, 더 빨리 보낼 수 있어. 뉴런 내부를 넓힌다는 것은 실제로는 뉴런의 축색 돌기를 감싸주는 미엘린(Myelin)이라는 지방질을 두껍게 만들어 주는 것을 뜻해.
사람들은 약 1,000억 개의 뉴런을 가지고 태어나. 어린 시절에는 해마의 뉴런이 증가하기도 하지만, 성인이 되어서는 크게 변하지 않아. 그렇다고 뉴런을 발달시킬 방법이 없는 건 아니야. 차선을 넓히듯 뉴런 내부를 넓히는 거야. 그렇게 되면 숫자는 같아도 더 많은 정보를, 더 빨리 보낼 수 있어. 뉴런 내부를 넓힌다고 했지만, 사실은 뉴런의 축삭(축색) 돌기를 감싸고 있는 바깥을 미엘린이라는 지방질로 보강하는 거야.
숫자를 늘릴 수 없는 뉴런과는 달리 시냅스는 숫자도 늘릴 수 있어. 연결 도로를 넓히고 연결 도로의 숫자를 늘리듯이, 시냅스를 넓히고 숫자를 늘릴 수 있단 말이지. 반복적인 학습과 다양한 경험은 시냅스의 숫자를 증가시키고 시냅스의 통로도 강화해 주지. 이렇게 머릿속 정보 전달 속도가 빨라지고, 전달되는 정보의 양도 많아져. 이것을 뇌 가소성이라고 말하고, 이것이 후천적으로 머리가 좋아진다는 생물학적 근거야.
머리가 좋고 나쁨을 결정하는 생물학적 조건은 뉴런과 시냅스의 활성화야. 아이의 머리에 영향을 주는 요소들이 이들 말고도 여럿 있지만, 결정적인 생물학적 조건은 뉴런과 시냅스 강화야. 다시 말하면, 뉴런과 시냅스는 뇌의 핵심 구성요소이면서, 아이의 지능 발달에 결정적으로 중요한 역할을 수행하지.
지능의 최소 생물학적 단위인 뉴런
뇌의 신경세포인 뉴런은 외부의 정보를 받아들여 전기 신호로 변형한 후 뇌의 여러 부분으로 전달해. 뉴런은 우리가 일상적으로 보고, 듣고, 느끼는 감각과 인지 과정 전반을 통제하지. 뉴런과 뉴런의 연결망은 학습과 기억 형성에 중요한 역할을 담당하고 있어. 뉴런과 뉴런이 새로 연결되면 그 부위에서 새로운 정보를 기억하는 데 기여하게 되지. 외부로부터 입력된 정보는 뉴런에서 전기 신호로 변형되어 흐른다는 사실을 기억해야 해.
뉴런뉴런은 인간 뇌의 주요 구성 요소로, 생물학적인 관점에서 인간 지능의 기본 단위라고 할 수 있어. 뉴런은 받아들인 정보를 처리하고, 다른 뉴런에게 전달하는 역할을 담당해. 세포체는 뉴런의 핵심 부분으로, 뉴런의 기능과 생존을 지원하고, 가지(수상) 돌기는 세포체로부터 뻗어나왔어. 여기에는 수천에서 수만 개의 '시냅스'라는 연결 부위가 위치해 있어. 시냅스는 다른 뉴런의 신호를 가지(수상) 돌기를 통해 받아들이는 부위야
뉴런의 세포체는 받아들인 정보를 통합하는 역할을 하고, 해당 정보의 값이 특정 임계치를 초과하면, 축삭(축색) 돌기를 통해 그 신호를 다음 뉴런에 전달해. 이런 뉴런 간의 연결과 신호 전달을 통해서만 인간은 다양한 정보를 처리하고 반응할 수 있어. 이 과정을 통해 뉴런은 우리 뇌에서 복잡한 정보를 처리하며, 그 결과로 우리의 생각, 감정, 그리고 행동이 나타나게 되는 거야
뉴런의 숫자는 일반적으로 성인 뇌에서는 크게 변하지 않아. 그렇지만, 가지 돌기(수상돌기)와 축색돌기의 말단(시냅스)의 숫자는 학습과 경험을 통해 변할 수 있어. 뉴런의 연결이 늘어나면 처리할 수 있는 정보의 양도 증가하게 되어. 또한, 축삭(축색) 돌기 주변을 미엘린(Myelin)이라는 특수한 지방질이 감싸면, 정보의 전달 속도가 빨라질 수 있어. 이러한 뇌의 발달은 후천적인 학습과 경험을 통해 이루어지지.
시냅스의 강
시냅스(synapse)시냅스는 뉴런과 뉴런 사이의 연결점으로, 다른 뉴런으로 정보를 전달해. 뉴런의 축삭 말단에서 다음 뉴런의 가지 돌기로 정보를 전달하지. 정보 전달이 빠르고 매끄럽게 진행되면 우리는 정확하면서도 신속하게 보고, 듣고, 느끼는 것을 판단하지. 시냅스의 발달은 후천적으로 머리가 좋다는 말의 생물학적 근거야. 성인의 머릿속에는 약 150조 개의 시냅스가 있어. 아이 머릿속에는 이보다 훨씬 많은 시냅스가 존재하기 때문에 가지치기가 필요하지
시냅스 사진 출처 : ibs 기초과학연구원 시냅스의 두 뉴런 끝점은 서로 붙어 있지 않고 약간의 거리를 두고 있어. 그 거리는 대략 20~40 나노미터(nm) 정도로 미세한 틈이 벌어져 있어. 마을과 마을 사이에 강이 흐르는 것처럼, 두 뉴런 사이에는 연결이 끊어진 상태야. 자동차나 사람이 그냥 강을 건널 수 없는 것처럼, 이 시냅스 사이의 틈에서는 정보(전기 신호)가 그냥 흐르지 않아. 이 문제를 해결하는 것이 신경전달물질이야. 신경전달물질(neurotransmitters)은 이 틈을 건너 뉴런에서 뉴런으로, 또는 뉴런에서 근육 세포로 신호를 전달하는 역할을 수행하지.
신경전달물질은 전기적 정보를 화학적 신호로 바꿔 시냅스 사이의 미세한 틈을 건너. 이 신경전달물질은 우리의 생리적 반응과 감정 상태에 결정적인 영향을 미치는 물질이지. 도파민은 보상과 즐거움, 그리고 운동 기능에 관여하고, 세로토닌은 기분과 수면을 조절하는 데 중요한 역할을 해. 물론, 이 외에도 수십 종류의 다른 신경전달물질이 우리의 감정과 기분에 영향을 미치지. 이러한 신경전달물질들이 제대로 작동하지 않으면, 정서적 문제나 인지적 장애를 유발할 수도 있어.
앞서 시냅스를 도로와 그 도로들을 연결하는 교차로에 비유했어. 시냅스의 숫자가 늘고, 그 연결이 강화될수록 정보 전달이 빨라지지. 이러한 현상을 '시냅스 강화'라고 부르는데, 꾸준한 학습을 통해 이를 실현할 수 있어. 특히 책을 읽고 글을 쓰는 활동은 시냅스 강화에 큰 도움을 주며, 규칙적인 운동, 악기 연주, 외국어 학습도 효과가 있어. 또한, 두뇌 건강에 좋은 DHA와 같은 영양소를 꾸준히 섭취하는 것도 권장할 만해.
꾸준한 학습을 통해 뉴런과 시냅스의 상태를 변화시킬 수 있다는 사실을 명심해야 해. 우리의 두뇌는 환경에 적응하고 뉴런의 새로운 연결을 만드는 유연성을 가지고 있어. 반복적인 학습과 경험, 그리고 새로운 도전은 두뇌의 자양분이 되어 뉴런과 시냅스를 강화하지. 특히 아이의 머리는 유연하기 때문에 훨씬 더 크게 변화할 수 있어. 문제는 변화의 방향이 좋은 쪽일 수도 있고, 나쁜 쪽일 수도 있다는 거야. 늘 좋은 방향을 가리키도록 아이의 머릿속 초록 신호등을 세심하고 관찰해야 해.
