연구에 따르면 뇌 발달의 변화 시점은 9세, 32세, 66세, 83세인 것으로 나타났습니다.
에일린 우드워드 기자 | 2025년 12월 23일
한 과학자가 환자의 뇌 MRI를 살펴보고 있다. Tek Image/Science Photo Library/게티이미지
새로운 연구에 따르면 인간의 뇌는 출생부터 사망까지 5가지의 뚜렷한 단계를 거치는 것으로 나타났습니다.
과학자들은 뇌 내부의 연결 패턴이 변화하는 평균 나이를 9세, 32세, 66세, 83세로 특정했습니다. 이번 연구에서 밝혀진 바에 따르면, 뇌의 '청소년기'는 32세까지 지속되며, 이후 66세에 초기 노화가 시작되기 전까지 안정기에 접어듭니다.
이 연구는 특정 연령대에 뇌 관련 질환이 발생하는 이유를 설명하는 데 도움을 줄 수 있으며, 건강한 노화를 이해하는 더 나은 로드맵을 제공할 수 있을 것으로 보입니다.
케임브리지 대학의 신경정보학 교수이자 11월 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표된 이번 연구의 공동 저자인 던컨 애슬은 "뇌 구조 내에서 변화가 일어나거나 최적화되는 과정이 우리를 특정 질환에 취약하게 만드는 것일 수 있다"고 말했습니다.
연구진은 신생아부터 90대 노인까지 미국과 영국의 약 4,000명의 뇌 스캔 결과를 분석했습니다. 이 스캔들은 뇌 영역을 연결하는 신경 섬유를 감싸는 지방 물질인 백질(white matter)을 보여줍니다. 연구진은 이를 통해 물리적인 연결 상태를 확인하고 시간이 지남에 따라 변하는 경로 지도를 구축할 수 있었습니다.
애슬 교수는 각 연령별 '평균 뇌'를 생성한 뒤, 12가지 특성을 조사하고 머신러닝 알고리즘을 사용하여 데이터상에서 중대한 변화가 일어나는 시점을 정확히 찾아냈다고 설명했습니다.
과학자들은 뇌 발달의 '아동기'가 출생부터 9세까지 지속된다고 결론지었습니다. 에든버러 대학의 타라 스파이어스-존스 교수(발견 뇌과학 센터 소장, 이번 연구 미참여)에 따르면, 이 시기에는 뇌의 크기가 커지지만 동시에 과도한 연결을 정리하는 작업이 일어납니다. 우리는 태어날 때 과도한 배선(wiring)을 가지고 태어나기 때문에, 뇌는 사용되지 않거나 효율적이지 않은 연결들을 가지치기(prune)합니다.
9세가 되면 뇌는 청소년기에 접어들며, 연구 저자들은 이 시기가 32세까지 이어진다고 말했습니다.
애슬 교수는 "신경과학자들은 '그래서 뇌는 언제 성숙해지나요? 언제 성인이 되나요?'라는 질문을 가장 싫어한다"며 "이번 분석의 정말 훌륭한 점은 그 시점이 언제인지 정확히 제시해 준다는 것"이라고 말했습니다.
[차트 설명: 뇌가 나이 드는 법]
• 아동기 (Childhood, 0~9세경): 뇌는 성장하지만, 과도한 연결을 가지치기(prune)하여 정리합니다.
• 청소년기 (Adolescence, 9~32세경): 신경 배선의 효율성이 증가하며, 뇌 영역 간의 의사소통이 개선됩니다.
• 성인기 (Adulthood, 32~66세경): 뇌 영역들이 더욱 분리(segregated)되고, 뇌의 구조가 안정화됩니다.
• 초기 노화 (Early Aging, 66~83세경): 일부 뇌 영역들이 더 강력한 그룹을 형성하지만, 영역 간의 연결은 약화되기 시작합니다.
• 후기 노화 (Late Aging, 83세 이후): 영역 간 연결이 시들해지고, 뇌는 개별 영역들과 많이 사용되는 소수의 지역 간 경로(interregional pathways)에 점점 더 의존하게 됩니다.
(출처: Nature Communications)
이 청소년기 단계 동안 뇌의 배선은 더욱 효율적으로 변하며, 뇌 영역 내부뿐만 아니라 영역 간에도 강력하고 빠른 소통이 이루어집니다.
32세가 되면 뇌는 66세까지 지속되는 안정기인 '성인기'로 진입합니다. 연구진은 이 시기가 지능과 성격이 안정화되는(plateau) 시기와 일치하며, 뇌의 각 영역이 더욱 독립적으로 분리된다고 설명했습니다.
초기 노화는 다음 전환점 이후에 시작됩니다. 66세에서 83세 사이에는 일부 뇌 영역들이 '모듈(modules)'이라 불리는 더 강력한 그룹을 형성하지만, 다른 모듈과의 연결성은 떨어집니다. 백질 또한 퇴화하기 시작합니다.
스파이어스-존스 교수는 "65세 정도가 지나면 뇌 수축이 일어나고 백질의 완전성이 감소한다"며 "이는 (모두가 그런 것은 아니지만) 많은 사람들에게 있어 인지 기능의 일부 측면이 약간 감퇴하는 것과 일치한다"고 말했습니다.
83세 이후인 후기 노화 단계에서는 영역 간의 연결이 악화되고, 뇌는 개별 영역들과 많이 사용되는 소수의 지역 간 경로에 점점 더 의존하게 된다고 이번 연구의 주 저자인 케임브리지 대학 신경과학자 알렉사 모슬리는 설명했습니다.
모슬리 연구원은 5가지 단계와 흔한 질환 사이에 패턴이 존재하는 만큼, 이러한 재배선(rewiring) 과정 때문에 뇌가 특정 정신 건강 문제나 신경학적 문제에 더 취약해지는 것은 아닌지 흥미롭게 보고 있습니다.
예를 들어, 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 대부분의 자폐증 진단은 어린 아동기에 이루어집니다. 미국 약물남용정신보건청(SAMHSA)에 따르면 정신 건강 질환의 최대 75%는 20대 초반에 시작됩니다. 알츠하이머병은 일반적으로 연구진이 '초기 노화'라고 명명한 단계에 나타납니다.
애슬 교수는 심혈관 건강, 사회적 유대감, 운동 등은 모두 긍정적인 인지 건강 결과와 관련이 있으며, 이러한 요인들이 인생 후반부에 일어나는 재배선 과정에도 역할을 할 가능성이 있다고 덧붙였습니다.
킹스 칼리지 런던의 인지 신경과학 교수인 카트야 루비아(이번 연구 미참여)는 이러한 변화가 일어나는 시기에는 여전히 개인차가 크다고 지적했습니다. 그는 "이 연구 결과가 생일이 지나 83세가 되는 순간부터 걱정해야 한다는 의미는 아니다"라고 말했습니다.
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(WSJ) 뇌의 생애 주기 5단계와 주요 변곡점 (9세·32세·66세·83세)
1. 연구 개요 및 방법
• 주제: 인간의 뇌는 평생에 걸쳐 5가지의 뚜렷한 발달 및 노화 단계를 거침.
• 출처: 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 발표 연구.
• 방법론: 미국 및 영국 내 신생아부터 90대까지 약 4,000명의 뇌 MRI 스캔 데이터를 분석. 머신러닝을 활용해 뇌 신경 섬유(백질)의 연결 패턴이 급격히 변하는 시점을 포착함.
2. 뇌의 5단계 생애 주기 (주요 변곡점)
연구진은 뇌 구조가 변화하는 결정적인 나이를 9세, 32세, 66세, 83세로 특정했습니다.
① 아동기 (출생 ~ 9세): 뇌의 크기가 성장함과 동시에, 태어날 때 가지고 있던 과도한 신경 연결 중 불필요한 부분을 제거하는 '가지치기(pruning)' 작업이 진행됨.
② 청소년기 (9세 ~ 32세): 뇌의 신경 배선 효율이 급격히 증가하고 영역 간 소통이 활발해짐. (뇌의 성숙이 32세까지 이어진다는 점이 특징적)
③ 성인기 (32세 ~ 66세): 뇌 구조가 안정화되는 시기. 지능과 성격이 정착되며 뇌의 각 영역이 기능적으로 분리됨.
④ 초기 노화 (66세 ~ 83세): 백질의 퇴화와 뇌 수축이 시작됨. 특정 영역끼리 강하게 뭉치는(모듈 형성) 경향이 있으나, 전체적인 영역 간 연결성은 약화됨. 이 시기에 인지 기능 감퇴가 나타날 수 있음.
⑤ 후기 노화 (83세 이후): 뇌 영역 간 연결이 현저히 시들해짐. 뇌는 광범위한 연결망 대신 소수의 익숙한 경로와 개별 영역에 의존하게 됨.
3. 의학적 시사점 및 제언
• 질병과의 상관관계: 뇌의 재배선(rewiring) 시기가 특정 질환의 발병 시기와 일치함.
• 예: 20대 초반의 높은 정신건강 질환 발병률, 초기 노화 단계(60대 중반 이후)의 알츠하이머 발병 등.
• 건강한 노화 전략: 심혈관 건강 관리, 사회적 유대, 꾸준한 운동이 노년기 뇌의 재배선 과정에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음.
• 주의사항: 제시된 나이는 평균적인 수치이며, 뇌의 노화 속도에는 개인차가 존재함.