서  울  대  사  람  들

8,600여 명의 데이터로 증명한 신경발달 메커니즘

아동기 신경발달의 구체적인 메커니즘을 규명하는 것은 현대 신경과학의 오랜 과제였다. 기존 연구는 주로 성인 데이터에 치중하거나 단일한 뇌 영상 지표만을 활용했기에 아동기 특유의 복잡한 발달 과정을 설명하는 데 한계가 있었다. 심리학과 차지욱 교수팀은 성균관대학교 주윤정 교수팀과 함께 세계 최대 규모의 아동 뇌 발달 코호트인 ABCD(Adolescent Brain Cognitive Development) Study의 데이터를 통합 분석해 해답을 제시했다. 연구팀은 8,620명의 아동을 대상으로 멀티모달 뇌 영상, 다유전점수¹, 260여 개의 행동·심리 형질을 결합한 '유전-뇌-행동' 다차원 연관지도를 세계 최초로 구축했다.
분석 결과, 뇌의 구조와 기능은 유전과 환경에 대해 차별적인 민감도를 나타냈다. 회백질 용적이나 Streamline count², Fractional Anisotropy(FA)³와 같은 구조적 지표는 유전적 영향에 의해 더 강하게 조율되는 것으로 확인되었다. 반면, 뇌의 활성이나 연결망 상태를 보여주는 기능적 지표는 사회경제적 배경이나 부모의 상태 등 외부 환경 요인에 더 역동적으로 반응한다는 사실이 드러났다. 특히 인지 능력 관련 유전적 점수가 높을수록 뇌 피질 활성이 양의 상관관계를 보이는 등 유전적 위험이 실제 신경발달 경로를 조절하는 구체적인 방식이 정량적으로 증명되었다.
뇌 구조는 유전적 청사진을 따르는 한편 뇌 기능은 환경적 입력에 민감하게 반응한다는 이번 발견은 아이들의 정신건강을 지키기 위한 조기 개입의 최적 시점과 방법을 결정하는 데 중요한 과학적 기초를 마련했다. 차지욱 교수는 “아동기 뇌 발달은 성인 뇌의 축소판이 아니라 독특한 상호작용 패턴을 가진 고유한 단계”라며 “향후 조기 개입 타겟과 맞춤형 정신의학 전략 수립에 중요한 기초가 될 것”이라며 연구의 의미를 강조했다.

• ¹ 다유전점수(PGS): 개인의 유전 변이들을 합산해 특정 질환이나 형질에 대한 유전적 위험도를 수치화한 지표
• ² Streamline count: 확산MRI에서 추출한 뇌백질 섬유다발의 수로, 뇌 영역 간의 구조적 연결 강도를 정량화한 수치