유아기부터 노년기까지, 뇌 구조는 5단계로 변화한다.
- 건강의학 / 문광주 기자 / 2025-11-26 12:42:32
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- 뇌 네트워킹과 구조는 생애 주기에 따라 뚜렷하게 변화
- 주요 변화는 유년기 말인 9세, 32세, 66세, 그리고 83세에 발생
우리의 뇌는 평생 계속해서 발달한다. 뇌세포가 연결되고, 기존 신경 연결이 확장되거나 끊어지며, 기능적 네트워크가 형성되고 최적화된다. 이를 통해 우리는 새로운 것을 배우고 인지 능력을 발달시킬 수 있다. 그러나 나이가 들면서 몇 가지 변화가 나타난다. 뇌의 유연성이 떨어지고 인지 능력이 저하된다.
우리 뇌의 네트워크 구조는 어떻게 변할까?
이제 우리의 뇌 발달은 생애 주기에 따라 명확하게 정의된 단계를 거치는 것으로 보인다. 케임브리지 대학교의 알렉사 마우슬리(Alexa Mousley)와 그의 연구팀은 다양한 연령대 4,216명의 뇌를 비교 분석해 이 사실을 발견했다. 실험 대상의 연령대는 신생아부터 90세까지 다양했다. 분석은 뇌세포와 뇌 영역을 연결하는 수많은 "케이블"인 뇌 백질의 구조에 초점을 맞췄다.
마우슬리는 "이러한 배선이 뇌 발달에 필수적이라는 것은 알고 있다"며 "하지만 지금까지는 이것이 평생 어떻게, 그리고 왜 변화하는지에 대한 전반적인 이해가 부족했다"고 말했다. 연구팀은 확산 자기공명영상(diffusion MRI)과 AI 기반 분석을 사용해 뇌 구조와 연결성의 12가지 매개변수가 평생 어떻게 변화하는지 체계적으로 분석했다. 여기에는 연결의 밀도와 지속 시간뿐만 아니라 특정 네트워크가 얼마나 전체적으로 또는 모듈적으로 기능하는지가 포함되었다.
5단계와 4가지 주요 변화
분석 결과, 우리 뇌의 회로는 선형적으로 발달하는 것이 아니라 일생 4가지 주요 변화를 겪는다는 것이 밝혀졌다. 9세의 유년기 말, 32세의 청년기, 66세의 노년기 시작, 그리고 83세의 노년기에 접어들면서다. 이로 인해 5가지 주요 인생 단계가 나타나며, 각 단계는 뚜렷한 구조 조정 및 발달 과정을 특징으로 한다.
마우슬리는 "이러한 뇌 발달 단계가 전 생애에 걸쳐 확인된 것은 이번이 처음이다"고 말하며, "이 5단계는 삶의 각 단계에서 우리 뇌의 강점과 약점에 대한 중요한 정보를 제공한다"고 덧붙였다. 동시에, 이러한 중요한 시기에 어떤 뇌는 다른 방식으로 발달하는지 이해하는 데 도움이 된다.
1. 단계 Epoch 1: 0–9 years old “infancy into childhood”
유년기: 뇌 네트워크의 통합
뇌 발달의 첫 단계는 출생과 동시에 시작되어 9세까지 지속된다. 이 기간 우리 뇌는 주로 네트워크를 "정리"하는 데 집중한다. 출생 직후, 아기의 뇌는 수많은 새로운 인상을 처리하기 위해 새로운 시냅스를 대량으로 형성한다. 하지만 뇌는 효율적으로 기능하고 효과적으로 학습하기 위해 불필요한 "케이블"을 해체하고 주요 뇌 중추 사이의 "고속도로"를 강화한다.
연구진은 "생후 첫 몇 년은 시냅스의 강화와 경쟁적인 가지치기가 특징이다"며 "동시에 회백질과 백질의 양이 빠르게 증가한다"고 설명했다. 뇌의 주름은 이 시기에 최종 형태를 갖춘다.
2. 단계 9세에서 32세(Adolescence): 효율성 향상을 위한 리모델링
두 번째 뇌 발달 단계는 9세, 즉 사춘기가 시작되는 시기에 시작된다. "이러한 전환기에 호르몬 균형이 변화하기 시작하여 심각한 신경학적 변화를 일으킨다"고 Mousley와 동료들은 설명한다. 청소년과 젊은 성인의 경우, 백질은 계속 성장하고 뇌의 통신 네트워크가 최적화된다. 중요한 뇌 중추들은 더 빠른 경로를 통해 더욱 효율적으로 연결되고, 이러한 중추들 사이의 네트워킹 또한 증가한다.
"청소년기는 네트워킹의 효율성이 증가하는 유일한 시기다"라 Mousley는 설명했다. "신경망은 이제 전체적으로 점점 더 상호 연결되고 있지만, 동시에 더욱 지역적이고 특화된 중추를 발달시키고 있다." 이러한 지역적 노드는 병렬 처리를 가능하게 하여 뇌가 장애와 실패에 더욱 강해지도록 한다.
3. 단계 32-66세(Adulthood) 중년: 지능과 성격의 고원
우리의 뇌는 32세에 발달과 수행 능력 면에서 정점에 도달한다. 이 전환점은 뇌 발달의 세 번째이자 가장 긴 단계의 시작을 의미한다. "32세가 되면 뇌 발달의 범위와 방향 측면에서 가장 중요한 변화를 보게 된다"고 Mousley는 보고했다. 신경망의 급속한 확장은 멈추고, 대신 느린 변화만 있는 매우 안정적인 단계가 시작된다.
"이 네트워크 안정성 기간은 지능과 성격의 고원을 가져온다"고 연구진은 설명했다. 30년 이상 지속되는 이 성인기 동안 뇌는 사소하고 복잡한 구조 조정 과정만 겪는다. 대신 뇌 네트워크의 효율성은 다시 점차 감소하고, 최초의 초영역 연결은 끊어진다.
4. 단계 66-83세 Early aging): 노년
뇌 발달의 마지막 두 번째 단계는 노년의 시작을 의미한다. 노년은 66세경에 시작되며 더욱 느린 쇠퇴가 특징이다. 뇌 간 연결성은 계속해서 감소하고 있으며, 다양한 뇌 영역들이 서로 협력하는 효과도 점점 떨어지고 있다. "이 단계에서 대규모 조직 패턴이 점점 더 단순화되고 모듈성이 증가하는 것을 발견했다"고 Mousley와 그의 연구팀은 보고했다. "이는 나이가 들면서 구조적 네트워크가 점진적으로 얇아지는 것을 시사한다.“
"우리 뇌 구조의 삶의 여정"
"우리 삶을 되돌아볼 때, 많은 사람이 여러 단계를 거쳤다는 인상을 받는다. 이제 우리의 뇌 또한 그러한 삶의 단계를 보인다는 것이 밝혀졌다"고 케임브리지 대학교의 수석 저자인 던칸 애슬(Duncan Astle)은 말했다. "우리는 이제 우리 뇌 구조의 삶의 여정이 꾸준하거나 선형적인 것이 아니라, 오히려 중대한 격변을 특징으로 한다는 것을 알고 있다.“
이번 연구 결과는 또한 우리 뇌가 삶의 특정 단계에서 특히 장애에 취약한 이유를 설명한다. 예를 들어, 사춘기 초기에 장애로 전환되는 과정은 정신 질환의 위험이 특히 높다. 많은 정신 질환이 이 시기에 발생한다. 연구진은 노년기 초기의 전환기에 뇌가 고혈압과 같은 장애에 민감하게 반응하여 치매로 쉽게 발전할 수 있다고 설명한다.
애슬은 "많은 신경학적, 심리적, 발달적 장애는 우리 뇌의 연결 방식과 밀접하게 연관되어 있다. 하지만 우리의 주의력, 언어, 기억력, 그리고 그 외 다양한 능력 또한 뇌의 네트워크와 연결되어 있다"고 덧붙였다.
참고: Nature Communications, 2025; doi: 10.1038/s41467-025-65974-8
출처: Nature, University of Cambridge
- 뇌 네트워킹과 구조는 생애 주기에 따라 뚜렷하게 변화
- 주요 변화는 유년기 말인 9세, 32세, 66세, 그리고 83세에 발생
유아기부터 노년기까지, 뇌 구조는 5단계로 변화한다.
뇌 네트워킹과 구조는 생애 주기에 따라 뚜렷하게 변화
우리의 뇌는 평생 획일적으로 발달하는 것이 아니라, 5단계로 명확하게 구분된다. 이 5단계의 생애 주기 동안 뇌의 네트워크 구조와 효율성은 특징적인 방식으로 변화한다. 연구진은 "Nature Communications"에 발표한 논문에서 주요 변화는 유년기 말인 9세, 32세, 66세, 그리고 83세에 발생한다고 보고했다.
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| ▲ 우리의 삶 동안 뇌 구조는 5단계를 거친다. © A_digit/ Getty Images; Alexa Mousley/ University of Cambridge |
우리의 뇌는 평생 계속해서 발달한다. 뇌세포가 연결되고, 기존 신경 연결이 확장되거나 끊어지며, 기능적 네트워크가 형성되고 최적화된다. 이를 통해 우리는 새로운 것을 배우고 인지 능력을 발달시킬 수 있다. 그러나 나이가 들면서 몇 가지 변화가 나타난다. 뇌의 유연성이 떨어지고 인지 능력이 저하된다.
우리 뇌의 네트워크 구조는 어떻게 변할까?
이제 우리의 뇌 발달은 생애 주기에 따라 명확하게 정의된 단계를 거치는 것으로 보인다. 케임브리지 대학교의 알렉사 마우슬리(Alexa Mousley)와 그의 연구팀은 다양한 연령대 4,216명의 뇌를 비교 분석해 이 사실을 발견했다. 실험 대상의 연령대는 신생아부터 90세까지 다양했다. 분석은 뇌세포와 뇌 영역을 연결하는 수많은 "케이블"인 뇌 백질의 구조에 초점을 맞췄다.
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| ▲ 데이터 세트 인구 통계, 방법 개요 및 네트워크 연결성. (출처: Published: 25 November 2025 / Topological turning points across the human lifespan / nature communications) |
마우슬리는 "이러한 배선이 뇌 발달에 필수적이라는 것은 알고 있다"며 "하지만 지금까지는 이것이 평생 어떻게, 그리고 왜 변화하는지에 대한 전반적인 이해가 부족했다"고 말했다. 연구팀은 확산 자기공명영상(diffusion MRI)과 AI 기반 분석을 사용해 뇌 구조와 연결성의 12가지 매개변수가 평생 어떻게 변화하는지 체계적으로 분석했다. 여기에는 연결의 밀도와 지속 시간뿐만 아니라 특정 네트워크가 얼마나 전체적으로 또는 모듈적으로 기능하는지가 포함되었다.
5단계와 4가지 주요 변화
분석 결과, 우리 뇌의 회로는 선형적으로 발달하는 것이 아니라 일생 4가지 주요 변화를 겪는다는 것이 밝혀졌다. 9세의 유년기 말, 32세의 청년기, 66세의 노년기 시작, 그리고 83세의 노년기에 접어들면서다. 이로 인해 5가지 주요 인생 단계가 나타나며, 각 단계는 뚜렷한 구조 조정 및 발달 과정을 특징으로 한다.
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| ▲ 분석 결과 뇌 연결성 발달에 네 가지 주요 변화가 나타났다. 이는 삶의 다섯 가지 주요 단계를 구분한다. 968개 UMAP 예측에서 확인된 모든 전환점은 히스토그램과 커널 밀도 그래프에 표시된다. 이 그래프는 모든 예측에서 전환점으로 가장 자주 확인된 연령대인 주요 전환점을 파악하는 데 사용되었다. 주요 전환점은 9세, 32세, 66세, 그리고 83세(빨간색 'x' 표시)에서 발생한다. © Mousley et al./ Nature Communications, CC-by 4.0 |
마우슬리는 "이러한 뇌 발달 단계가 전 생애에 걸쳐 확인된 것은 이번이 처음이다"고 말하며, "이 5단계는 삶의 각 단계에서 우리 뇌의 강점과 약점에 대한 중요한 정보를 제공한다"고 덧붙였다. 동시에, 이러한 중요한 시기에 어떤 뇌는 다른 방식으로 발달하는지 이해하는 데 도움이 된다.
1. 단계 Epoch 1: 0–9 years old “infancy into childhood”
유년기: 뇌 네트워크의 통합
뇌 발달의 첫 단계는 출생과 동시에 시작되어 9세까지 지속된다. 이 기간 우리 뇌는 주로 네트워크를 "정리"하는 데 집중한다. 출생 직후, 아기의 뇌는 수많은 새로운 인상을 처리하기 위해 새로운 시냅스를 대량으로 형성한다. 하지만 뇌는 효율적으로 기능하고 효과적으로 학습하기 위해 불필요한 "케이블"을 해체하고 주요 뇌 중추 사이의 "고속도로"를 강화한다.
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| ▲ 이 확산 강조 자기공명영상(diffusion MRI) 스캔은 아이의 뇌 네트워크 구조를 보여준다. 이 초기 단계는 출생부터 9세까지 지속된다. © Alexa Mousley/ 케임브리지 대학교 |
연구진은 "생후 첫 몇 년은 시냅스의 강화와 경쟁적인 가지치기가 특징이다"며 "동시에 회백질과 백질의 양이 빠르게 증가한다"고 설명했다. 뇌의 주름은 이 시기에 최종 형태를 갖춘다.
2. 단계 9세에서 32세(Adolescence): 효율성 향상을 위한 리모델링
두 번째 뇌 발달 단계는 9세, 즉 사춘기가 시작되는 시기에 시작된다. "이러한 전환기에 호르몬 균형이 변화하기 시작하여 심각한 신경학적 변화를 일으킨다"고 Mousley와 동료들은 설명한다. 청소년과 젊은 성인의 경우, 백질은 계속 성장하고 뇌의 통신 네트워크가 최적화된다. 중요한 뇌 중추들은 더 빠른 경로를 통해 더욱 효율적으로 연결되고, 이러한 중추들 사이의 네트워킹 또한 증가한다.
"청소년기는 네트워킹의 효율성이 증가하는 유일한 시기다"라 Mousley는 설명했다. "신경망은 이제 전체적으로 점점 더 상호 연결되고 있지만, 동시에 더욱 지역적이고 특화된 중추를 발달시키고 있다." 이러한 지역적 노드는 병렬 처리를 가능하게 하여 뇌가 장애와 실패에 더욱 강해지도록 한다.
3. 단계 32-66세(Adulthood) 중년: 지능과 성격의 고원
우리의 뇌는 32세에 발달과 수행 능력 면에서 정점에 도달한다. 이 전환점은 뇌 발달의 세 번째이자 가장 긴 단계의 시작을 의미한다. "32세가 되면 뇌 발달의 범위와 방향 측면에서 가장 중요한 변화를 보게 된다"고 Mousley는 보고했다. 신경망의 급속한 확장은 멈추고, 대신 느린 변화만 있는 매우 안정적인 단계가 시작된다.
"이 네트워크 안정성 기간은 지능과 성격의 고원을 가져온다"고 연구진은 설명했다. 30년 이상 지속되는 이 성인기 동안 뇌는 사소하고 복잡한 구조 조정 과정만 겪는다. 대신 뇌 네트워크의 효율성은 다시 점차 감소하고, 최초의 초영역 연결은 끊어진다.
4. 단계 66-83세 Early aging): 노년
뇌 발달의 마지막 두 번째 단계는 노년의 시작을 의미한다. 노년은 66세경에 시작되며 더욱 느린 쇠퇴가 특징이다. 뇌 간 연결성은 계속해서 감소하고 있으며, 다양한 뇌 영역들이 서로 협력하는 효과도 점점 떨어지고 있다. "이 단계에서 대규모 조직 패턴이 점점 더 단순화되고 모듈성이 증가하는 것을 발견했다"고 Mousley와 그의 연구팀은 보고했다. "이는 나이가 들면서 구조적 네트워크가 점진적으로 얇아지는 것을 시사한다.“
5. 단계 : 83-90세 ”Late aging“
다섯 번째이자 마지막 단계는 83세부터 시작된다. "이러한 변화는 뇌 구조의 더욱 현저한 쇠퇴를 의미한다"고 연구진은 설명했다. 각 뇌 영역 간의 연결성은 계속해서 감소하고 있으며, 전체 뇌 네트워크는 이제 상당히 얇아졌다. 이는 무엇보다도 한 영역의 장애가 "우회"를 통해 쉽게 더 보상될 수 없음을 의미한다.
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| ▲ 나이가 들면서 뇌의 연결성이 감소하고, 뇌 네트워크는 더욱 지역적이고 단편화된다. 이는 생의 다섯 번째이자 마지막 단계에서 나타난다. © Alexa Mousley/ 케임브리지 대학교 |
"우리 뇌 구조의 삶의 여정"
"우리 삶을 되돌아볼 때, 많은 사람이 여러 단계를 거쳤다는 인상을 받는다. 이제 우리의 뇌 또한 그러한 삶의 단계를 보인다는 것이 밝혀졌다"고 케임브리지 대학교의 수석 저자인 던칸 애슬(Duncan Astle)은 말했다. "우리는 이제 우리 뇌 구조의 삶의 여정이 꾸준하거나 선형적인 것이 아니라, 오히려 중대한 격변을 특징으로 한다는 것을 알고 있다.“
이번 연구 결과는 또한 우리 뇌가 삶의 특정 단계에서 특히 장애에 취약한 이유를 설명한다. 예를 들어, 사춘기 초기에 장애로 전환되는 과정은 정신 질환의 위험이 특히 높다. 많은 정신 질환이 이 시기에 발생한다. 연구진은 노년기 초기의 전환기에 뇌가 고혈압과 같은 장애에 민감하게 반응하여 치매로 쉽게 발전할 수 있다고 설명한다.
애슬은 "많은 신경학적, 심리적, 발달적 장애는 우리 뇌의 연결 방식과 밀접하게 연관되어 있다. 하지만 우리의 주의력, 언어, 기억력, 그리고 그 외 다양한 능력 또한 뇌의 네트워크와 연결되어 있다"고 덧붙였다.
참고: Nature Communications, 2025; doi: 10.1038/s41467-025-65974-8
출처: Nature, University of Cambridge
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