민감기와 뇌 가소성

유전자의 명령에 따라 뇌의 기본 형태를 구성한 다음에는 외부 자극과 뇌 구조가 상호작용하면서 정해진 기능을 효율적으로 수행할 수 있는 최적의 신경 회로를 만들어 나가게 되는데 이때 외부 자극의 영향력이 가장 강력한 시기를 민감기 라고 한다.

어떤 기능이 적절하게 발달하기 위해서는 민감기 동안 해당 자극에 노출되어야 하며 만일 이 시시를 놓치면 그 기능의 발달이 지연되거나 왜곡될 수 있다.

 

Greeniugh는 발달을 두 가지 측면으로 구하였는데 하나는 경험 기대적 발달이고 다른 하나는 경험 의존적 발달이다.

전자의 발달이 바로 민감기와 관련이 있는 것인데 우전자의 프로그램에 의해 기본 회로가 구성된 다음 외부 자극이 입력되면 시냅스의 선택적 소멸을 통해 회로가 정교화면서 기능이 발달하는 것을 말한다. 경험 의존적 발달은 민감기와 무관한 것으로 각 개인의 고유한 경험이나 학습에 의해 새로운 스냅스 연결이 형성되는 것을 가리킨다. 시각이나 청각, 운동 기능 같이 모든 인간에게 공통되는  기본 기능은 경험 기대적 발달 기제에 의해 형성되는 반면 피아노 연주라든가 스케이팅, 테니스, 바둑, 외국어 습득 등 개개인의 고유한 학습이나 경험 기대적 발달은 외부 자극이 적기 입력되기만 하면 큰 개인차 없이 비슷한 수준의 기능 발달로 연결되는 데 비해 경험 의존적 발달은 개인마다 다른 경험에 의해 이루어지므로 개인차가 많다.(예컨대, 유치원 때부터 피아노 연주를 배우는 사람이 있는가 하면 평생 피아노 연주를 배우지 않고 살아가는 사람도 있다.)

 

경험 기대적 발달과 경험 의존적 발달은 모두 뇌 신경계의 모두 뇌 신경계의 가소성을 바탕으로 하고 있지만 경험 기대적 발달은 유전자 프로그램에 의해 과잉 형성된 시냅스가 환경 자극과 상호작용하면서 선택적으로 소멸하여 정교화하는 과정에 의해 이루어지는 반면 경험 의존적 발달은 개개인의 고유한 경험에 의해 새로운 시냅스 연결 혹은 특정 시냅스 연결의 선택적 강화를 통해 이루어진다. 경험 기대적 발달은 해당 자극을 박탈하지만 않는다면 정해진 시간표에 의해 이루어지며 해당 자극을 남보다 먼저, 남보다 더 많이 제공한다고 해서 발달이 앞당겨지거나 발달이 더 강화되는 것이 아니다. 그러면

이러한 발달의 바탕이 되는 신경계의 가소성에 대해 좀 더 자세히 알아보기로 하자.

 

신경계의 가소성

 

신경계는 발달 과정에서 놀라운 유연성과 가소성을 보여준다. 특히 유아동기에 뇌 손상을 이븐 사례를 살펴보면 손상된 뇌 영역을 대신하여

다른 영역에서 그 기능을 수행하거나 혹은 손상된 신경 회로 때문에 더 이상 외부 자극을 받지 못하게 된 영역에서 인전 영역으로 입력되는 신호에 함께 반응하는 등의 재구조화를 발견할 수 있다. 발달 중인 뇌의 이 같은 특성은 성인 뇌의 고정적이고 안전된 특성과 매우 대조적이다. 그러나 발달 기간 동안 모든 것이 다 변할 수 있는 것은 아니다. 예컨대, 임신 초기에 만들어진 미분화된 전구세포들은 지정된 영역의 지정된 피질충으로 이동하여 지정된 특성의 뉴런으로 발달하도록 태어날 때부터 결정되어 있다. 그러므로 태아기의 뇌는 가소성과 함께 비가소성의 특성도 가자기고 하겠다.

 

뇌는 출생 후에도 계속 변화한다. 때로는 입력 자극을 변화시켜 정상적인 회로 연결을 재구성할 수도 있을 정도이다. 그러나 출생 후의 가소서에는 한계가 있다. 뉴런의 이동이 이미 끝났으므로 이들이 새로운 영역으로 자리바꿈을 할 수도 없고 장거리 연결 회로에 대대적인 변화를

만들 수도 없다. 반면에 국지 회로는 외부 요인의 영향을 통해 뇌 구조의 변화가 가능한 시기에 해당하는 민감기 동안 변화가 가능하다. 민감기가 지나면 중추신경계는 가소성이 없는 시기로 접어든다.

이 때문에 성인기에 뇌 손상을 입으면 그로 인해 상실한 신경회로를 다시 만들 수가 없게 되면 손상된 뉴런을 대체할 새로운 뉴런을 만들어내기도 어렵게 된다.

 

일정 기간 동안에만 뇌의 가소성을 부여하고 그 시기가 지나면 변화하기 어렵게 만든 것은 현명한 전략일 수도 있다. 일생 동안 너무 많은 것들이 계속 변화한다는 것이 꼭 좋은 일만은 아니기 때문이다. 예를 들어, 우리는 주변의 친한 사람들이 어떤 성격의 소유자이고 무엇을 좋아하며 무엇을 싫어하는지, 특정 상황에서 어떻게 반응할 것인지 등을 알고 있는데 이는 뇌 구조의 안정성 덕택이라고 할 수 있을 것이다. 뇌 구조에 안정성은 없고 가소성망 있다면 평생을 함께 지낸 친구나 가족이라 할지라도 상대방의 성격과 선호 특성을 끊임없이 새로 파악하며 살아야 할 테니 얼마나 혼란스럽겠는가!

 

그러나 성인의 뇌라고 해서 가소성이 전혀 없는 것은 아니다. 만일 그렇다면 성인이 되 이후에는 새로운 학습이 불가능할 것이다. 학습이란 결국 새로운 경험을 통해 뉴런들 간의 시냅스 연결 가중치가 변화하는 것이라고 할 수 있기 때문이다. 문제는 어느 정도나 변화할 수 있는가이다. 성인 뇌의 재구조하는 어디까지 가능하는가? 최근에는 성인의 뇌에서도 새로운 학습이나 경험에 따른 시냅스의 행성은 물론 새로운 뉴런까지도 만들어질 수 있다는 놀라운 발견들이 이루어지고 있다.