왜 사람 뇌는 다른 동물보다 주름진 걸까?

일반적으로 사람의 뇌는 다른 동물들에 비해 크기도 크지만 복잡하고 깊은 주름이 새겨져있다는 큰 차이점이 있다.

왜 사람 뇌는 이토록 깊고 복잡한 주름이 유독 두드러져있는 것일까? 영국 과학전문지 뉴사이언티스트 온라인 판은 하버드 대학교 응용과학 연구진이 “사람 뇌가 주름진 이유는 회백질과 백질의 묘한 강성 관계 때문”이라는 연구결과를 발표했다고 18일(현지시간) 보도했다.

척추동물 중추신경(뇌, 척수) 부분 중 신경세포가 모여 있는 곳으로 중추신경 조직을 눈으로 관찰할 때 회백색을 띠는 부분인 회백질(grey matter, 灰白質)과 수집된 정보를 뇌로 전달하는 통로이자 흰색을 띠는 부분인 백질(white matter, 白質) 사람 뇌를 크게 2부분으로 나뉘었을 때, 두드러지는 대표적인 부위들이다.

그 중 세부적으로 중요성을 띄는 곳은 다시 2군데로 나뉘는데 한 곳은 대뇌구(sulci of cerebrum, 大腦溝)이고 나머지 하나는 측두엽과의 경계에 위치한 두정엽부위인 각회 (angular gyrus)다. 특히 각회는 손상될 경우 전도성 실어증이 나타나는 중요한 곳이다.

연구진은 대뇌구와 각회 부분에서 기하학적 매개 변수에 따라 형성되는 특정 패턴이 회백질의 성장 속도와 두께에 영향을 미친다는 가설을 세웠다. 회백질이 성장하면서 백질과 일정한 강성관계를 가지게 되고 이것이 뇌 주름이 형성되는 원인이 된다는 것이다.

연구진은 인간 뇌의 대뇌구, 각회의 패턴과 회백질 성장 사이의 관계성과 여기에 백질이 미치는 영향을 수학적 시뮬레이션으로 풀어낸 결과, 해당 작용이 뇌 주름 형성에 상당한 영향을 준다는 것을 확인했다. 예를 들어, 뇌 속의 한 피질 아래 새로운 백질에 부착 될 때, 일정 주름 패턴이 늘어난다는 것이다.

연구진에 따르면, 뇌 회백질과 백질은 유사한 성질을 가지고 있지만 성장패턴은 서로 다르다. 일반적으로 회백질이 급속히 성장할 때, 이와 연결된 백질에 의한 속도제한이 생겨나고 여기서 물리적 저항이 발생한다. 이것이 반복되면서 호두모양과 같은 주름진 뇌 형태가 만들어지는 것이다.

한편 이 연구결과는 ‘미국 국립과학원회보(journal Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 18일자에 게재됐다.



사진=Washington University in St. Louis

조우상 기자 wscho@seoul.co.kr