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by 잠꾸러기 덴스 Apr 30. 2019

우리가 몰랐던 가장 뛰어난 중년의 뇌

뇌의 인지적 비축 이론

부자들의 비결은 무엇일까? 미국 듀크 대학의 뇌 과학자 스콧 휴텔 Scott Huettel 박사는 이러한 의문을 풀기 위해 기능성 자기 공명 영상으로 부자들과 일반인들의 뇌를 비교했다. 그 결과 부자들은 똑같은 과제를 풀 때 일반인들에 비해 배외측 전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex, dl-PFC)을 더 많이 활용하는 효율적인 두뇌습관을 가진 것으로 밝혀졌다. 이 부분은 계획을 세우고 스스로 동기를 부여하며 사고를 다양하게 하는 영역이다. 또 다른 실험에서 부자들은 신문 전체에 걸쳐 헤드라인 위주로 기억하고 한 편의 소설처럼 이야기를 만들 수 있을 정도로 사건이나 사물들에 규칙을 부여하는 전전두엽의 패턴화 능력이 뛰어났다.

발췌: https://brunch.co.kr/@hesse24/23

두뇌의 CEO, 기억과 학습, 감정도 조절
전전두엽의 영역들은 단기간 기억을 저장하는 작업기억(working memory)과 학습에도 중요한 역할을 한다. 예전에는 단기 기억, 작업기억이 전전두엽에 저장된다는 이론이 우세했지만 요즘에는 저장보다는 선택적으로 주의를 기울이는 기능이 있다고 생각하는 학자들이 많아지고 있다. 어떤 경우든 전전두엽은 기억해야 할 것과 기억할 필요가 없는 것의 선택을 통해 정보처리에서 중요한 역할을 맡는다. (*선택적 주의 및 정보처리)

전전두엽은 다양한 영역들과 연결되어 원초적인 감정에서부터 고등인지 기능까지 관여한다. 뇌간의 망상 활성화 시스템(reticular activating system, RAS)과 변연계, 감각과 운동영역, 사고영역 등 모두와 연결되어 있기 때문이다. 이러한 연결을 통해 각성상태를 유지하고 쾌락과 고통, 걱정과 분노, 공포와 공격성 등의 감정적인 반응을 담당하는 반응에도 참여하게 된다.

특히 안와 전두피질(orbitofrontal cortex, OFC)과 복내 측 전전두피질(ventromedial prefrontal cortex, vm-PFC)은 전전두엽 중 감정과 사고를 종합해서 감정을 통제하고 판단과 결정을 내리는 영역이다. 이 부분이 손상된 사람은 지능의 손상은 없지만 도덕성과 통찰 능력, 판단력에 문제가 생긴다. 인간의 판단은 논리보다는 감정의 계산에 의해 이루어지기 때문이다. 전전두엽의 또 다른 영역인 전대 상피질(anterior cingulate cortex, ACC)도 감정 반응에 함께 관여하고 실행과 평가, 학습과 기억 등 여러 인지 기능과 관련이 깊다. 오류를 파악하고 동기부여와 예상하는 기능 또한 가지고 있다.

기억력 저하에 대뇌 자기 자극

컬럼비아대학의료센터(뉴욕) 임상 정신의학 브루스 루버(Bruce Luber) 박사팀은 좌 외측 후두 피질을 자기(磁氣)로 자극하면 수면부족에 따른 작업기억의 장애를 줄일 수 있다고 Cerebral Cortex (2008; 온라인판)에 발표했다. 작업기억이란 특정 작업에 관련한 정보를 한정된 시간만 보존하기 위한 특별한 형태의 단기 기억을 말한다. 예를 들면 대형 쇼핑몰 주차장에 주차 위치를 기억하거나 전화번호를 써두기 전 몇 초 간만 활용되는 기억이다. 수면이 부족하면 작업기억 등의 인지기능이 낮아지는 것은 정설이다. 루버 박사는 대뇌를 자극하면 인지기능을 개선시킬 수 있다고 말하고 이번 연구는 젊은 성인의 작업기억을 개선시킬 수 있다는 연구의 연장선상이라고 설명했다. “이번 연구에서는 영상기술을 통해 특정한 대뇌 네트워크에 반복적 자기 자극(rTMS)이라는 비침습적인 자극을 가해 수면부족에 따른 영향을 부분적으로 줄이는 데 성공했다”라고 말했다. rTMS는 이미 우울증 등의 질환 치료에서 효과가 나타난 기술이다. 이 대학 신경정신과 야콥 스턴(Yaakov Stern) 교수도 “이번 지견은 인지기능이 저하된 고령자의 신경 기반을 해명하는데 중요한 시사점을 제시하고 있다. 또한 이번에 이용된 rTMS는 노화나 신경장애 전반을 원인으로 하는 인지장애의 진단·치료에 유용하다”라고 말했다.

‘인지적 비축분’ 증명 노화에 따른 인지기능 장애는 개인차가 크다. 이를 설명하는 가설이 인지적 비축분(cognitive reserve)이다. Stern 교수팀이 2002년에 처음으로 제창한 이 가설은 전 세계 신경 연구자에 채택됐다. 이 가설은 노화나 신경장애에 의한 인지기능 저하에 잘 대처하는 사람은 신경 네트워크를 많이 비축해 놓고 있어 장애 부위를 보충할 수가 있다는 것이다. 이번 연구에서도 수면 박탈에 의한 작업기억의 기능 저하가 개인차가 나타나 인지적 예비 능의 개념이 반영됐다. 이러한 개인차는 대뇌 네트워크의 발현 정도 차에도 관련했다. 이는 수면 박탈 후 대뇌 네트워크의 활동 정도가 신경 네트워크 예비량의 측정기준이 된다는 것을 보여준다. 즉 네트워크 예비 능이 많거나 효율적이면 수면이 부족해도 능력을 유지할 수 있다는 것이다. 또한 이번 지견은 능력을 유지할 수 없는 경우에도 rTMS로 신경 네트워크의 활성을 높이면 네트워크 예비 능의 부족을 보충할 수 있다는 점도 시사했다.

나이를 먹으면서 우리는 큰 그림을 더 잘 파악할 수 있게 되는 것 같다. 하지만 우리의 뇌는 더 쉽게 주의가 흩어지기 때문에 바탕에 깔린 의미에 집중하라는 요구를 받지 않으면, 마구잡이로 정보가 들어오게 내버려둔다. 이러한 정보는 방해물이 될 수도 있지만, 때로는 유용하게 쓰일 수도 있다. 여러 연구들로 인해 차단을 덜 하는 뇌에서 창의적인 아이디어가 많이 나오는 경향이 있음이 밝혀졌다.

창의성의 특징 중 하나가 “평소 분리되어 있는 아이디어들을 합치는 것”이라면, 나이 든 뇌는 거의 그 본성상 기발하고 새로우며 아름답기까지 한 무언가를 생산해낼 가능성이 더 크다.

“당신이 어떤 하나의 것에 집중하지 않고 한 번에 온갖 종류의 다른 것들을 생각하고 있다면, 때때로 새로운 연관성을 찾아낼 수 있을 거예요. 측정은 힘들지만 이것이 발산적 사고이며 창의적 사고죠. 운이 좋으면 진정한 통찰을 얻을 수도 있겠죠. 완전히 새로운 어떤 것을요.”

인지적 비축분을 가진 사람들은 통상적인 의미에서 더 똑똑한 것이 아니라, 필요할 때 차출할 수 있는 더 강하고 더 끈질기거나 더 효율적인 뇌 연결망이나 복구 시스템을 비상용 뇌력으로 비축해둔 것과 같다. 어떤 뇌들은 일종의 정신적 보호대를 계발하여 충격을 더 잘 견딜 수 있을지도 모른다.

나이가 먹는 과정에서 뇌에게 중요한 것은 뇌세포의 크기나 양, 가지와 연결망수 등 하드웨어가 아니라 소프트웨어, 즉 뇌의 작동 방식이라고 스턴은 믿는다. 이것이 ‘두 개의 뇌’라는 개념의 한 형태이다. 필요할 때 자신의 뇌를 더 많이 사용할 수 있거나 더 많이 사용하는 법을 배울 수 있는 사람들이 장기적으로 보아 더 나은 상태를 유지한다는 것을 뜻한다.

우리가 가진 것들 가운데 뇌를 위한 요술봉에 가장 가까운 것은 운동이다. 운동은 신경가지들과 아기 뉴런들을 구축하는 최고의 건축업자로, 그리고 교육과 더불어 어쩌면 인지적 비축분이라는 정신적 보호막을 제공할 수도 있는 존재로 떠올랐다.

‘운동’이 새로운 뉴런의 유력한 생산자일 뿐만 아니라, 뇌의 기억장치 한가운데에 있으며 정상적인 노화를 통해 쇠퇴하는 것처럼 보이는 영역인 치아이랑을 “선택적으로 목표물로 삼는다”는 분명한 징후였다. 이는 실로 우리가 나이를 먹는 동안 운동이 기억력을 향상하는데 도움이 될 수도 있다는 뜻이다.

신경발생이 많을수록 우리는 “서로 다른 것들을 더 많이 함께 연결”시켜 잘 들어맞는 하나의 패턴으로 바꾸게 되며 그 패턴은 뇌 안에서 유지될 것이다.

사실 몇십 년 전만 해도 두뇌에 관한 지식은 제한적이었다. 인간의 다른 세포들이 상처를 입었을 때 재생이 되는 것과 달리 두뇌는 재생이 되지 않는다고 믿었다. 심지어 프로이트 같은 학자조차도 두뇌는 결코 재생이 불가능하다고 믿었다. 신체의 노화와 함께 두뇌도 노화가 이뤄지고, 결국은 쓸쓸하게 노년을 맞이할 것이라는 믿음이 그런 것들이었다.

하지만 과학의 발달은 중년의 뇌에서 어떤 일이 일어나고 있는지를 정확히 보여주고 있다. 뇌 스캐너와 유전자 분석과 같은 새로운 기술적 성과들 덕분에 중년의 뇌는 새로운 가능성이 계속 증명되고 있다.

켄터키 대학교의 뇌신경학자 데이비드 스노든과 그의 동료들은 치매와 노화의 상관관계를 파헤치기 위해 프랑스로 날아갔다. 당시 노화 연구는 주로 양로원에서 나이가 들어 몸을 가누기 쉽지 않은 노인들을 상대로 이뤄져 왔다. 노화란 죽음을 향해 나아가는 자연적인 과정이었고 인생의 막바지에 이른 양로원 노인들은 두뇌 노화의 연구를 하기에 가장 좋은 표본이었다. 문제는 그런 한정적인 제약 속에서 지금까지 대부분의 노년기 두뇌 연구가 이뤄져 왔다는 점이다. 노화에 대한 편견을 깔고 두뇌의 노화 연구가 이뤄져 왔던 것이다.

스노든 교수는 가톨릭 수녀원에서 생활하는 수녀들을 대상으로 두뇌가 어떻게 노화에 이르게 되는가를 오랜 시간 추적했다. 이 연구에 참가한 수녀들은 자발적으로 자신이 사망하면 자신의 뇌를 연구팀에게 기증하기로 약속을 했다. 평생을 헌신과 봉사의 인생으로 일관했던 수녀들은 죽어서도 인류의 의학 발전을 위해 아낌없이 자신의 신체를 기증한 것이다.

연구의 대상이 되었던 수녀들 중에는 베르나데트라는 이름의 수녀가 한 사람 있었다. 그녀는 81세부터 84세까지 치른 인지 시험에서 모두 최우수 성적을 거뒀다. 수녀원 연구대상자들 가운데 최고의 엘리트였다. 그녀는 85세 심장마비로 사망을 했다. 그녀가 사망하자 연구팀은 약속대로 그녀의 뇌를 연구하기 위해 분석실로 옮겼다. 스노든 교수의 연구는 노년기에 접어든 두뇌가 노화와 함께 어떤 변화를 겪는지를 관찰하는 것이 연구의 목적이었다. 그런데 베르나데트 수녀의 뇌를 조사하던 연구팀은 뜻하지 않게 새로운 발견을 하나 하게 된다. 그 발견은 이후에 노년기 두뇌 연구에 획기적인 전환점을 가져온다. 그날 연구진을 놀라게 한 건 베르나데트 수녀가 오래전부터 알츠하이머 병에 걸려 있던 치매 환자였다는 사실이었다.

그녀의 뇌에서 표본을 분석한 연구자들은 누구나 할 것 없이 그녀의 뇌에서 알츠하이머 병을 진단하는 가장 중요한 증상 중의 하나인 플라크가 무수하게 엉켜 있음을 발견했다. 일반적인 알츠하이머를 진단하는 척도로 봤을 때, 그녀의 상태는 최악의 수준을 가리키는 마지막 6단계에 해당됐다. 그렇게 심한 알츠하이머 병을 앓고 있었음에도 불구하고 베르나데트 수녀는 어떻게 678명의 수녀들 가운데 가장 우수한 지적 능력을 소유하고 있었던 것일까?

이것은 인간의 두뇌가 갖고 있는 신비한 복원 능력을 보여주는 대표적인 사례가 됐다. 연구진은 베르나데트 수녀의 사례를 분석하면서 그것을 ‘인지적 비축’이라는 용어로 정의했다. 두뇌가 마치 힘의 비축분을 보유하고 있다가 특별한 난관에 처하게 되었을 때 그 능력을 꺼내서 사용하기 시작했다는 뜻이다. 마치 저축을 해뒀던 돈을 형편이 어려울 때 꺼내 쓰는 것과 다를 바가 없는 것이었다.

인간의 두뇌가 갖고 있는 ‘인지적 비축분’이란 두뇌를 지속해서 사용하는 사람들에게서는 지극히 정상적으로 나타날 수 있는 현상이다. 과학자들은 이들의 사례를 통해서 어떻게 특정한 부류의 사람들은 다른 이들보다 뇌 손상에 잘 견디는지, 뇌졸중을 입은 환자들 사이에도 왜 차이가 발생하는지를 밝혀내려고 노력했다. 그들의 결론은 지적인 활동이었다. 지적인 활동을 오랫동안 해 온 사람들에게서는 마치 필요할 때 능력을 차출해 낼 수 있는 강하고 끈질긴 뇌의 연결망이 존재하고 있다는 결론에 이르렀다. 이런 능력을 통해 알츠하이머와 같은 질병이 생겨도 자동적으로 보호막을 형성해서 비상용 발전기를 돌리듯 뇌의 기능을 복구해내는 것이다.

이런 인지적 비축분에 관한 연구는 최근에 활발하게 진행되고 있다. 지금까지 알려진 바에 따르면 이런 인지적 비축분에 가장 큰 영향을 미치는 것은 독서나 교육과 같은 지적인 활동이라고 알려져 있다. 나이가 들어서도 지속적으로 언어 학습을 하거나, 독서 등을 통해 뇌를 단련시키는 사람들이 바로 이런 인지적 비축분이 강한 사람들이라 볼 수 있다. 결국 평소 지적인 활동을 많이 한 사람일수록 치매나 알츠하이머와 같은 질병에 걸릴 가능성도 낮아진다는 결론에 이르게 된다.

베르나데트 수녀와 같은 사례는 특수한 것이 아니었다. 이후에도 지속적인 연구를 통해서 유사한 사례들이 속속 보고되고 있기 때문이다. 영국의 한 나이 든 체스 선수 역시 우리 두뇌가 갖고 있는 인지적 비축분의 활용을 잘 보여주고 있는 사례다. 그 노인 체스 선수 역시 베르나데트 수녀처럼 알츠하이머의 증상이 이미 두뇌에서 심각하게 번지고 있었다. 하지만 그는 죽을 때까지 체스 선수로 조금도 손색이 없었다. 단지 달라진 것이 있다면, 이전에는 여섯 수를 내다보고 체스를 둔 것에 비해서 죽기 전 에는 네 수 정도밖에 내다보지 못한 것이 차이라면 차이였다.

인간은 성공을 위해서 비싼 값을 지불하고 교육에 시간과 돈을 투자한다. 하지만 교육이 단지 성공이나 좋은 직장을 얻기 위한 것이 아니라 이처럼 노년에 이르러서 치매와 같은 질병을 예방하고 극복할 수 있는 방법이라는 사실은 우리에게 시사하는 바가 크다.

또 다른 사례 하나를 들어보자. 펜실베이니아 주립대학교 심리학자인 윌리스 연구팀은 이른바 ‘시애틀 종단연구’라는 프로젝트를 진행해 왔다. 그들은 1956년에 시작해서 40년이 넘는 시간 동안 6천 명 가량의 사람들을 지속적으로 관찰했다. 시애틀에 있는 건강 관리 단체에서 무작위로 선택한 실험 대상자들은 모두 건강한 성인들로 20세에서 90세에 이르는 다양한 연령층과 직업군을 갖고 있었다. 연구팀은 이들을 7년마다 검사해서 그들의 지능이 어떻게 변하는지를 지속적으로 살펴봤다. 그 결과 그들은 두뇌의 기능이 최고조에 달하는 시기가 20대가 아니라 중년이라는 점을 밝혀냈다. 가장 복잡한 인지 기술을 측정하는 검사에서 40대에서 60대에 속하는 중년들이 받은 성적은 20대나 30대가 받은 성적보다 월등히 높았다. 검사에 사용한 범주들은 어휘력, 언어 기억, 공간 감각 테스트, 귀납적 추리 등이었다. 윌리스는 이를 토대로 쓴 <중간의 삶>이란 자신의 저서에서 ‘남녀 모두 (지적) 수행력이 절정에 도달하는 시기는 중년이다’라고 자신 있게 밝히고 있다.

이제 나이가 들수록 두뇌가 퇴화되는 것은 필연적인 과정이라고 바라보던 낡은 사고방식은 더 이상 현실에 맞지 않는다. 이미 오래전부터 인간은 삶 속에서 연륜을 지닌 지혜롭고 경험 많은 연장자들을 지도자로 선택해 왔다. 위험을 피하고 더 안전한 삶을 위해서 많은 경험을 지닌 사람들은 늘 존중받아왔다. 그것은 부족의 안전을 위해서도 절대적으로 필요한 것이었다. 그러나 과학과 테크놀러지의 발달에 따라 기존의 방식, 도제 시스템은 더이상 유효하지 않게 되었다. 세대간 단절 간극이 이렇게 큰 시대는 없었다. 새로운 두뇌 과학과 연구는 인간이 오래전부터 존중해왔던 ‘지혜로운 사람’들을 다시 사회의 전면에 복귀시킬수 있을까.

인지적 비축을 가진 선택적 복귀가 되지 않을까 싶기도 하다.

물론 복귀한 그들은 더 많은 힘을 발휘하겠지만.

출처;

1. 메디칼트리뷴(http://www.medical-tribune.co.kr)을 인용하였습니다.

2. 도서 '가장 뛰어난 중년의 뇌' (바버라 스트로치 지음)를 발췌했습니다.

Connected Intelligence, BRAINDECK

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