[생활과학] 아기를 초반에 똑똑하게 키우려면 엄마가 옆에 있어야 한다는 결과를 소개합니다

[생활과학] 아기를 초반에 똑똑하게 키우려면 엄마가 옆에 있어야 한다는 결과를 소개합니다

 

 

아기를 초반에 똑똑하게 키우려면 엄마가 옆에 있어야 한다는 연구결과가 나왔습니다.
적어도 젖먹이 생쥐 (preweaning mice, 쥐는 생후 1개월, 사람의 경우 생후 6개월까지이지만, 이 연구는 쥐에 대한 연구)에서는 그렇습니다. 쥐의 뇌에 있는 특정한 세포를 발견했는데, 여기서 나온 두 가지 결과 중 하나가 아이가 똑똑해지는 비결을 알려주는 것 같습니다. 똑똑해지는 비결과 다른 이 연구 결과의 남은 한 가지 결과는 아래에 나옵니다.

이것을 발견했습니다.

똑똑해지는 비결은 아래 논문의 결과 중  하나입니다. 2024년 7월 26일에 출판된 논문에 따르면, 미국 연구팀이 새끼 쥐의 뇌에서 엄마에 강하게 반응하는 세포를 발견했습니다. 

다양한 세포가 발견되었으며, 특히 젖먹이 쥐에서 엄마에 반응하는 세포 집단이 확인되었습니다. 이 결과를 토대로 추가 연구를 진행하면서, 똑똑해지는 방법도 발견한 것입니다. 우리가 생각하는 많은 것들은 우리 뇌 어딘가에 있는 세포들과 관련이 있을 것입니다. 노벨상을 받은 “공간”에 대한 세포나 “시간” 세포가 있는 것처럼, 인간과 동물이 느끼는 모든 것은 특정한 세포와 연관되어 있을 것입니다.

우선 처음으로 발견된 “엄마” 관련 세포에 대해 생각해 봅시다. 어떤 존재가 엄마를 어떻게 알 수 있을까요? 분명 모든 감각 기관을 총동원해야 할 것입니다.

어디서 발견했을까요?

이 부위는 뇌에서 잘 알려지지 않은 곳이지만, 모든 감각 신호가 모이는 곳입니다. 일단, 이 연구에서는 매우 중요한 역할을 하는 엄마에 가장 큰 반응을 보이는 뇌세포를 발견했습니다. 이 신경세포는 Zona Incerta라는 부위에서 발견되었으며, 소마토스타틴 (Somatostatin)을 분비합니다.

엄마에 반응하는 세포가 발견된 Zona Incerta라는 명칭은 "불확실한 영역"이라는 의미입니다. 사실, 다양한 감각이 모두 모이기 때문에 매우 흥미로운 부위입니다.

우리 뇌의 다양한 부분은 각각 고유한 이름이 붙어 있습니다. 크게 보면, 뇌는 회백질(Gray matter)과 백질(White matter)로 나뉩니다. 회백질은 뇌의 겉 부분에만 있는 것이 아니라 속에도 있을 수 있습니다. 회백질은 신경세포들의 세포체가 밀집해 있어 어둡게 보이는데, 이를 통해 신경세포가 모여 있는 위치를 알 수 있습니다.

Zona Incerta는 회백질이 밀집한 곳으로 발견되었습니다. 처음 발견 당시에도 신경세포들이 모여 있는 위치가 명확하지 않아, 이를 발견한 Forel은 이 부위를 '애매모호한 곳'이라고 생각했습니다. 그 위치는 뇌의 한가운데에 위치한 시상(Thalamus) 아래입니다.

Forel은 사람의 뇌를 연구하던 중, 뇌의 중심부에 있는 시상 (Thalamus) 아래에서 Zona Incerta라는 영역을 발견한 것입니다.

시상(Thalamus)은 무엇인가?

Thalamus는 뇌의 중심에 위치한 구조물로, 계란 두 개가 오른쪽과 왼쪽에 나란히 붙어 있다고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 뇌는 복잡하지만, 좌뇌와 우뇌 각각에 하나씩 계란처럼 위치해 있으며, 머리의 가운데 부분에서 약간 붙어 있습니다.

저는 Thalamus가 뇌 구조를 논할 때 중심축이라고 느낍니다. 이는 몇몇 뇌의 위치들이 Thalamus의 위치를 기준으로 이름이 붙기 때문입니다. 예를 들어, 시상하부(Hypothalamus)와 시상하핵 (Subthalamic nucleus) 같은 명칭이 그렇습니다. 이처럼 Thalamus의 아래에 시상하핵이 있으며, 그 사이에 Zona Incerta가 위치합니다. 이 두 구조물 사이에 아직 잘 알려지지 않은 회백질 영역이 있었던 것입니다. 즉, 오른쪽과 왼쪽 뇌에 각각 Thalamus가 있고, 그 아래에 각각 Zona Incerta가 위치합니다 (그림 참고).

아래 그림을 보면, 뇌의 한가운데에 Zona Incerta가 있습니다 (좌우 뇌에 각각 하나씩 존재). 이 부위는 뇌의 매우 깊은 곳에 위치해 있습니다.

 

 

Zona Incerta현대 의학에서 관계있나요?

뇌수술을 하는 의사들이 이 부위를 건드리기도 합니다.

Zona Incerta는 뇌수술 중에 건드리면 환자의 손떨림 증상이 호전된다고 알려져 있습니다. 이는 손떨림이 있는 환자를 치료하기 위해 시행되는 심부뇌자극술(Deep Brain Stimulation)에서 자극을 주는 부위와 가깝기 때문에 이러한 현상이 발견되었습니다. 

위치와 구조가 기능을 결정한다는 말이 있는데요, Zona Incerta는 뇌의 깊숙한 곳에 자리 잡아서인지, 뇌의 여러 부분에서 오는 신호들이 모이는 터미널 같은 곳으로 보입니다.2 뇌의 깊은 곳에 위치해 있으며 다양한 신호가 모여들기 때문에, 연구자마다 다른 연구 결과를 얻는 경우가 많습니다.3 이러한 이유로, 다양한 신호들이 모이는 이 영역은 신경과학적으로 중요한 발견을 가능하게 하므로 더욱 연구할 가치가 있다고 생각됩니다.

철학자 데카르트는 송과샘(Pineal gland)이 인간의 영혼과 몸이 만나는 지점이라고 주장했으며, 이 부위는 멜라토닌을 분비하여 밤과 낮의 활동을 조절하는 것으로 알려져 있습니다. Thalamus의 아래에 위치한 Zona Incerta도 다양한 신호들이 모이기 때문에, 어쩌면 이 부위가 인간의 영혼과 몸이 만나는 지점일 수 있다고 생각됩니다.

Zona Incerta는 인간 뇌에서 깊숙이 위치해 있고 찾기 어려운 곳이기 때문에, 뇌수술 중 우연히 건드리는 경우가 많습니다. 크기가 작아 연구가 어렵지만, 쥐의 Zona Incerta는 brain atlas (atlas.brain-map.org)를 통해 보면 인간보다 훨씬 크고 연구하기 좋은 구조를 가지고 있습니다. 그러나 사람과 동물의 구조가 동일한 기능을 하는지는 확실하지 않습니다.

결론: 아기를 똑똑하게 하려면?

젖먹이 쥐의 경우, 엄마가 있는 편안한 상태인 경우 학습능력이 증가합니다. 본 논문에서는 같은 현상을 뇌의 특정 위치(Zona Incerta)의 세포를 활성화시켜서 확인했습니다. 해당 엄마에 반응하는 세포들을 활성화시켰을 때 편안한 감정도 갖게 되고, 학습능력도 증가한다는 것입니다. 

이것이 본 연구에서 말하는 2가지 결과입니다. 엄마와 관련된 세포를 활성화했을 때 스트레스도 낮아지고, 학습능력도 높아지는 인과 관계가 있다는 것이지요. 

젖먹이 쥐와 달리 어른쥐는 어떨까요? 어른 쥐에서 Zona Incerta의 somatostatin을 분비하는 신경을 자극하면 쥐가 불안하게 된다고 합니다.3 이것은 방금 위에서 말한 아기쥐에서 나타나는 현상의 정반대인 것입니다. 만약 그렇다면, 젖먹이때와 젖을 땐 이후는 똑똑해지는 학습방법도 달라질 것이 아닌가 생각이 듭니다.

사람에서 뇌수술을 할 때, Zona Incerta를 건드리면 사람들이 손떨림이 좋아지는 것이 확인되니, 어쩌면 사람의 불안한 감정과도 관계가 있을 것으로 보입니다. 왜냐하면 사람들이 불안하면 손이 떨리기도 하니까요. 그렇지만, 이것이 아기쥐나 어른쥐에서 나타나는 현상과 어떻게 관계가 되는지는 좀 더 연구가 필요할 것으로 보입니다.

교육방법, 젖먹이때와 그 이후 인간의 학습방법은 달라야 할까요? 저의 경험에 의하면 달라야 할 것 같습니다. 물론 정확한 그 시점은 각자 가지고 있는 뇌의 특정 세포군의 상태에 따라 달라야 할 것 같습니다. 그 상태가 물론 무엇이 더 좋다고 말할 수는 없다고 생각합니다. 편안할 때 더 잘 배우는 사람이 있을 수 있고요. 불안한 상태에서 더 많은 것을 배우려고 할 수도 있습니다.

사실 쥐의 특정 종류에서 나온 결론에서 너무 과도한 해석을 하는 것은 무리라고 생각합니다. 우리는 배우는 방법이 모두 다를 수도 있습니다. 같은 사람도 편안할 때 배우는 것과 불안할 때 배우는 것이 다를 수 있지요.

어떤 방법이든 매일 더 똑똑해지며 살아갑시다.
젖먹이 때 아기에게는 엄마의 존재 자체가 학습에 도움이 되는 것 같다는 논문의 해석으로 마칩니다.

참고자료:

1. Lau, J. C. et al. Direct visualization and characterization of the human zona incerta and surrounding structures. Hum. Brain Mapp. 41, 4500-4517 (2020). https://doi.org/10.1002/hbm.25137

2. Li, Y. et al. Neurons for infant social behaviors in the mouse zona incerta. Science (1979) 385, 409-416 (2024). https://doi.org/10.1126/science.adk7411

3. Li, Z., Rizzi, G. & Tan, K. R. Zona incerta subpopulations differentially encode and modulate anxiety. Sci. Adv. 7, eabf6709  https://doi.org/10.1126/sciadv.abf6709