아이의 뇌: 뇌 발달 이야기 (1)

 

#1. 뇌 발달의 시작 : 뉴런

 

 우리 인간의 뇌에는 대략 1,000억 개 정도의 신경세포들이 다양한 과제를 수행하며 우리가 인간으로서 기능하게 해 준다. 인간은 사고하고 감정을 느끼며 행동을 할 때 눈에 띄는 신호에 의존하게 되는데, 이러한 눈에 띄고 경험적인 신호들은 우리의 부지런한 뇌세포들의 활동으로 일어난 결과이다. 우리가 느끼는 기대감이나 행복감, 그리고 걷는 속도 등은 뇌에서 일어난 정보 처리의 결과라 할 수 있다. 우리의 생각과 감정, 그리고 행동 모두가 하루에 수조 번이나 정보를 받아들이고 행동을 생산해 내는 뇌세포들로부터 초래된다. 이 세포들이 뉴런(neuron), 즉, 신경계에 위치하여 정보 처리 관계를 수행하기 위해 서로 소통하는 세포들이다.

 

뉴런은 세 가지 부분으로 구성되어 있는데, 세포체(cell body), 수상돌기(dendrites), 축색(axon)이다. 세포체는 소마(soma)라고도 부르며, 뉴런의 가장 큰 요소로서 정보 처리 과제를 조정하고 세포가 살아있게 하는 기능할 가진다. 이곳에서 단백질 합성, 에너지 생각과 신진대사가 일어난다. 핵(nucleus)을 가지고 있는데, 여기에는 DNA, 혹은 우리가 누구인가에 관한 유전 청사진을 함유하는 염색체가 위치하고 있다. 

 수상돌기는 다른 뉴런으로부터 정보를 수용하여 이를 세포에 전달한다. 수상돌기는 나무를 뜻하는 그리스어 dendrite에서 유래되었는데, 실제 대부분의 뉴런들은 마치 나뭇가지처럼 보이는 수많은 수상돌기들을 가지고 있다.

 축색은 정보를 다른 뉴런, 근육 혹은 내분비선으로 전달하는 기능을 가진다. 많은 뉴런들에서 축색은 수초(myelin sheath)로 덮여있는데, 수초는 지방성 물질의 절연층이다. 수초는 신경계에서 관찰되는 지지세포의 교세포(glial cell)로 만들어진다. 교세포들은 죽은 뉴런의 일부를 소화하고 일부 교세포들은 뉴런에서 물리적 지지와 영양을 공급하며, 또 다른 교세포들은 수초를 형성하여 축색으로 하여금 더 효율적으로 정보를 전달하도록 돕는다.

 한 뉴런의 축색과 다른 뉴런의 수상돌기 혹은 세포체 사이에는 작은 틈이 존재하는데 이 틈이 시냅스(synapse)이다. 시냅스는 한 뉴런의 축색과 다른 뉴런의 수상돌기 혹은 세포체 사이의 접합부위의 일부이다. 시냅스를 통해 정보가 전달되며, 이 정보전달이 뉴런들 사이의 기본적 의사소통 수단이 되고, 이로 인해 우리는 생각하고 느끼고 행동할 수 있게 된다. 

 

 

뉴런에는 감각뉴런, 운동뉴런, 개재뉴런, 이렇게 3 유형이 있다. 감각 뉴런(sensory neurons)은 외부세계로부터 정보를 수용하고 이 정보를 척수를 통해 뇌로 전달한다. 감각뉴런들은 자신들이 가지고 있는 수상돌기 끝에 특별한 구조를 가지고 있으며, 이를 통해 빛이나 소리, 접촉과 맛, 냄새 등에 관한 신호를 수용하게 된다.  운동 뉴런(motor neurons)은 신호를 척수로부터 근육으로 전달하여 운동이 일어나게 한다. 개재 뉴런(interneurons)은 신경계 대부분이 이 뉴런으로 구성되는데, 감각 뉴런, 운동 뉴런 혹은 가른 게재 뉴런들을 서로 연결하는 기능을 한다.

 

#2. 뉴런의 전기화학적 활동: 정보 처리

 

우리가 생각하는 것, 느낌이나 행동들은 뉴런들 사이의 의사소통에 달려있다. 뉴런과 뉴런 혹은, 뉴런 내에서의 정보소통은 전도와 전달에 의해 진행된다. 전도(conduction)는 뉴런 내부에서 전기적 신호가 전달되는 것으로, 수상돌기에서 세포체, 나아가서는 축색으로 이동하는 것을 의미한다. 전달(transmission)은 시냅스를 건너 뉴런들 사이에 전기적 신호가 전달되는 것이다. 이 두 단계를 전기화학적 활동(electrochemical)이라고 부른다. 뉴런 간의 신호체계는 전기적 신호와 화학적 신호가 있다. 전기적 신호는 뉴런 내에서의 정보전달을 하며, 화학적 신호는 뉴런들 사이의 시냅스 전달을 말한다. 여러 신경전달물질들이 이 시냅스의 연결을 통해 전달이 되면서 우리의 행동과 감정을 좌지우지하게 되는 것이다.

 우울, 불안, 분노, ADHD, 행복감, 수면과 섭식, 통증등 다양한 부분에 작용을 하는 여러 신경전달물질은  다음과 같다.

 

• 아세틸콜린: 수의적 운동의 통제를 포함한 다양한 기능에 관여하는 신경전달물질
• 도파민: 운동, 동기, 즐거움과 정서적 각성을 통제하는 신경전달물질
• 글루타메이트: 뇌의 주요 흥분성 신경전달물질
• GABA(감마-아미노뷰티릭산): 뇌의 주요 억제성 신경전달물질
• 노르에피네프린: 특히 경계 상대와 환경 내에 있는 위험의 인식에 관여하는 신경전달물질
• 세로토닌: 수면과 깸, 섭식과 공격적 행동의 통제에 관여하는 신경전달물질
• 엔도르핀: 뇌의 통증 경로와 정서 센터에 영향을 미치는 화학물질

신경전달물질은 특정 수용기와 결합하며, 결합 후 신경전달물질은 재흡수, 효소 불활성화 혹은 자가수용기와의 결합을 통해 시냅스를 떠난다. 지나치게 각성, 흥분되어 있거나, 혹은 분노조절이 되지 않고 공격성이 높게 나타나며, 또는 지나치게 억제되면서 감정을 느끼지 못하고 우울감이 높다면, 이는 신경전달물질의 이상분비 현상이라 할 수 있다. 스스로 이를 통제하기 어렵고, 조절에 문제가 발생한다면, 이러한 신경절달물질의 이상분비롤 촉진 혹은 억제하는 약물을 제공함으로써 도움을 받을 수 있다.

 

#3. 아이의 뉴런, 그리고 시냅스

 

 아기가 태어나서 여러 감각을 통해 수용된 정보들은 바로 이러한 뉴런, 그리고 시냅스를 통해 전달되면서 새로운 뉴런을 생성해 나가게 된다. 영아기와 유아기에 아이가 왕성하게 발달해 나가면서 많은 양의 정보를 습득하게 되는데, 이때 바로 뉴런이 무수히 생성하게 되는 시기라 할 수 있다. 그렇기에 이 시기에 역시 신경전달물질 역시 활발하게 작용을 하기 시작한다. 따라서 이 시기에 우리 아이들이 어떤 경험을 하게 되는지, 어떤 정서를 획득하고, 억제하고, 표출하는지가 중요하다 할 수 있다. 이 시기에 아이가 부정적인 경험, 예를 들어 학대를 경험하거나, 커다란 상실감을 경험한다면, 이러한 감정에 대한 정보가 뉴런을 통해 전달되면서 여러 화학적인 작용을 하게 될 것이다. 이러한 화학적인 작용을 통한 정보의 처리가 온몸의 신경을 통해 전달되고 우리의 몸에 각인되게 되는 것이다.

 우리 아이가 좀 더 건강하고 밝은 정서를 가진 사람으로 성장하기를 바란다면, 아이에게 긍정적인 신호를 주어야 한다. 긍정적이고 밝은 신호가 정보화되어 아이의 뇌에 축적되게 된다면, 우리 아이들은 밝고 명랑한 사람으로 성장하게 될 것이다.