알수록 신기하뇌! 뇌의 기능부터 나이에 따른 변화까지

김희진 교수의 ‘느리게 나이 드는 뇌 이야기’ (2) 뇌의 구조와 노화

지피지기(知彼知己)면 백전불태(百戰不殆)란 고사성어를 알고 있을 것이다. 적을 알고 나를 알면 백 번 싸워도 위태롭지 않다는 뜻이다. 환자가 진료실에 들어오면 필자는 항상 자세하게 가족력, 병력을 묻고 생활 습관과 지금까지 인생에서 가장 힘들었던 부분 등 가능하면 많은 시간을 할애해서 그분의 주 증상이 어디에서부터 왔는지 파악하려고 한다. 진료실에 대기하고 있는 많은 환자들을 보면 마음의 부담도 살짝 가는 진료 행위이지만, 이렇게 정성과 시간을 들이면 치료 방향이 삼천포로 가지 않고 제대로 길을 찾아가는 경우가 많다.

자, 그렇다면 치매와 건망증을 퇴치하려면 바로 뇌를 잘 알아야 할 것이다.

뇌는 어떻게 생겼을까?

뇌는 인간의 가장 복잡한 기관으로, 약 1.3~1.4kg 정도의 무게를 가지며 두개골 안에 위치한다. 뇌는 고에너지, 즉 우리가 하루에 마시는 산소의 1/4, 영양분의 1/5을 뇌가 온전히 사용한다. 남자와 여자의 뇌 무게가 다른데, 남자에 비해 여자의 뇌 무게가 약간 더 작다고 알려져 있다. 또한 사람마다 뇌의 무게는 매우 다양하다고도 알려져 있다.

뇌는 약 860억 개의 뉴런(신경세포)과 이를 연결하는 수조 개의 시냅스(신경 연결부)로 구성되어 있고, 실제로 밭처럼 고랑과 이랑으로 구획정리가 되어있어, 의료인이 아니어도 구분하기는 쉽다.

뇌는 약 860억 개의 뉴런과 수조 개의 시냅스로 구성되어 있다. 뇌는 구조와 기능으로 다양하게 구분된다.

뇌는 구조적으로뿐 아니라 기능적으로 전혀 다른 일을 하게 된다. 크게 대뇌, 소뇌, 뇌간, 변연계로 나눈다.

먼저, 대뇌(Cerebrum)는 네 가지 엽으로 구분한다. 대뇌는 신경세포체가 모여 있는 회색질과 시냅스가 모여 있는 백질로 나눠져 있다. 왼쪽 뇌와 오른쪽 뇌로 나뉘며, 각 뇌는 ▴이마엽(전두엽) ▴마루엽(두정엽) ▴관자엽(측두엽) ▴뒤통수엽(후두엽)으로 구성된다.

대뇌는 의식적인 사고, 기억, 언어, 감각, 운동 조절 등 고차원적인 기능을 담당하고, 또 각 4개의 구획으로 세분화되어 각 영역별로 매우 다양한 일을 하게 된다.

대뇌에 질병이 발생하게 되면 대부분 인지나 의식에 영향을 주기 때문에 굉장히 증상이 중하게 나타날 수 있다. 치매도 바로 이 대뇌 부분에 이상이 발생하면서 생긴다.

두 번째는 소뇌(Cerebellum)다. 응급실 환자를 진찰하다 보면 어지럽거나 균형을 잡기 힘들다고 내원하시는 분들이 있는데, 바로 소뇌에 질환이 발생해서다. 대뇌 아래에 위치하며 작은 나뭇잎 같은 구조를 가진다.

세 번째는 뇌간(Brainstem)이다. 소위 ‘숨골’이라고 들어봤을 텐데 호흡, 심장 박동, 체온 조절 같은 생명 유지에 필수적인 기능을 담당한다. 연수, 교뇌, 중뇌로 구성되어 있으며, 척수와 연결되면서 몸에서 뇌와 척수(말초) 신경을 연결해주는 다리 같은 역할을 한다.

마지막으로 변연계(Limbic System)라고 부르는 뇌의 심부에 위치한 장서가 있는데 해마, 편도체, 시상 등으로 이루어져 있다. 주로 기억과 감정, 본능적 행동을 조절하게 된다.

특히 해마는 기억 형성과 저장에 중요한 역할을 한다. 또한 감정을 조절하기 때문에 스트레스를 받을 때 주로 활성화돼서 합리적이고 효율적으로 일을 하게 하는 대뇌의 전두엽의 기능을 셧다운 시킨다. 예를 들면, 긴장을 많이 한 상태로 경기에 임하면, 오히려 금메달을 놓치게 되는데 이것이 바로 변연계의 비정상적인 활동 때문이다.

그렇다면 이런 뇌는 어떻게 노화할까?

노화를 설명하는 세 가지 이론

노화를 설명하는 세 가지 이론이 있다. 첫 번째는 프로그램 이론으로, 노화와 수명은 유전적으로 타고났다는 것이다. 어떤 가계는 태생적으로 혈압과 콜레스테롤이 높아서 아버지와 아들, 손자가 모두 40대에 심근경색이 발생해 사망한다는 '운명'이 유전자에 설계되어 있다고 한다. 과학자들은 질병이나 노화, 수명과 관련된 많은 유전자를 찾아냈고, 그 유전자의 돌연변이나 발현 정도에 따라 노화와 장수에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 알게 되었다.

두 번째 이론은 텔로미어 단축 이론이다. '텔로미어'는 막대 모양의 염색체 양쪽 끝에 있는 DNA로, 세포가 분열할 때마다 길이가 조금씩 짧아진다. 그래서 텔로미어의 남은 길이는 개체의 수명을 예측하는 중요한 지표로 활용된다.

텔로미어의 길이가 길면 세포가 아직 젊고, 길이가 짧으면 노화되고 있음을 뜻한다. 텔로미어의 길이는 거짓말하지 않기 때문에 이 길이를 측정함으로써 인간은 생물학적 절대 수명의 몇 퍼센트쯤에 와 있는지 알 수 있다.

세 번째는 활성산소 이론이다. 활성산소를 잡으면 노화를 막을 수 있다. 산소를 들이마시고 이산화탄소를 내뿜는 호흡 과정이나 음식을 소화하는 대사 과정에서 산소가 불완전 연소되어 나오는 일종의 찌꺼기가 활성산소다.

우리 몸에는 활성산소의 공격으로부터 세포를 보호하는 방어기전이 있어 어느 정도까지는 활성산소를 무력화시키는 ‘항산화물질’이 인체 내부에서 분비된다. 그러나 이 방어 능력을 초과할 정도로 활성산소의 생성량이 많아지면 인체는 손상을 입고 노화가 일어난다는 것이다.

노화는 신체뿐만 아니라 뇌도 동시에 발생하며, 오히려 신체보다 뇌 노화는 일찍 시작한다.

뇌의 나이대별 변화

이렇듯 노화는 신체뿐만 아니라 뇌도 동시에 발생하며, 오히려 신체 보다 뇌 노화는 일찍 시작한다.

나이대별 변화를 보자면 실제로 한창 때인 24세부터 자연 회복 속도가 눈에 띄게 느려진다. 구조적 측면에서 급격히 변하기 시작하는 때는 35세부터다. 30대에 들어서면서 뭔가 깜박깜박하거나 일의 효율성에 있어 약간의 차이가 나타나는 것은 어쩌면 당연한 일이다. 생각하는 속도는 20~24세부터, 개념을 형성하는 능력은 30~34세부터 저하된다.

특히 기억의 중추인 해마는 40세 이후부터 매년 0.5%씩 줄어든다. 또한 정보를 생성하고 변형 또는 조작하는 능력과 기억, 추론, 새로운 연관성을 형성하고 해결하는 능력과 새로운 문제를 해결하는 능력도 나이가 들면서 점차 감소한다.

초단기 기억(작업 기억)은 45세 이후로, 숫자나 문자를 순서대로 외우는 능력은 25~29세 이후부터 감소한다. 반면, 언어에 대한 이해 능력은 45~54세에 최고조를 이루다가 점차 감소한다.

인류의 끊임없는 도전 ‘영생과 항노화’

영생과 항노화를 위한 인간의 끊임없는 도전은 기원전 259년의 ‘진의 시황제’부터, 650여 명의 처녀의 희생을 통해 그 피로 목욕을 했던 ‘피의 백작부인’ 바토리 에르제베트, 현재도 17세의 친아들의 전체 혈장의 1/5에 해당하는 1리터 혈장을 수혈받은 미국 IT 사업가 브라이언 존슨까지. 고대부터 찾아 헤맸지만 아직도 그 해결법을 찾지 못했던 인류의 영원한 ‘난제’이다.

뇌는 아직까지 그 기능을 활용하는 법을 10%도 알지 못할 정도의 미스터리한 기관이지만, 여러 기관 중에서 가장 무한한 가능성을 가진 신체 기관임에는 틀림 없다. 반드시 좋아질 수 있다는 것을 마음속 깊이 새기고 오늘도 각자의 뇌기능을 활발하게 할 방법들을 찾아보자.

출처:서울특별시, 내 손안에 서울