정신적인 스트레스를 받으면 뇌 구조가 변화되고 발달이 더뎌지는 것으로 밝혀졌다. 특히 뇌 구조가 본격적으로 형성되는 어린 시절과 사춘기에 강렬하고 지속적인 스트레스를 겪을수록 뇌 전전두엽의 기능이 저하되는 것으로 나타났다.

미국 위스콘신매디슨대학교 연구진은 뇌 기능이 저하되고 발달이 더딘 9~14세 아이들의 자기공명영상(MRI) 사진 61장을 확보하고 부모들을 대상으로 인터뷰를 실시했다. 그러자 스트레스 상황에 노출된 아이들은 뇌 전전두엽이 수행해야 할 공간작업기억(spatial working memory)에 문제가 있는 것으로 드러났다.

전전두엽은 중요한 정보를 저장하고 있다가 위급한 상황이 닥쳤을 때 재빨리 떠올려 더 나은 판단을 하게 도와준다. 이 기능에 문제가 생기면 전반적인 인지능력이 둔화된다.

연구결과는 ‘어린 시절 스트레스로 인한 전전두엽 구조의 변화와 공간작업기억 저하 현상(Structural Variations in Prefrontal Cortex Mediate the Relationship between Early Childhood Stress and Spatial Working Memory)’이라는 논문으로 정리돼 학술지 ‘신경과학 저널(Journal of Neuroscience)’ 최근호에 게재됐다.

스트레스 받으면 뇌 백색질, 회색질 줄어

뇌의 각 부위는 서로 다른 역할을 맡지만 신경망에 의해 연결돼 있기도 하다. 신경세포가 밀집해 있어 고속도로처럼 뇌 속에서 장거리 연결을 맡는 흰색의 물질을 백색질(white matter)이라 부른다. 여러 정보들을 긴밀하게 연결해 언제든 꺼내 사용할 수 있도록 공유시키는 역할을 한다. 사람의 뇌는 겉면이 백색질로 싸여 있다.

뇌 안쪽의 어두운 물질은 회색질(gray matter)이라 부른다. 정보의 처리와 판단을 담당하기 때문에 회색질이 두터운 사람은 지식 습득 능력이 높고 심리적 유연성도 높은 것으로 알려져 있다. 사춘기가 지나 어른이 되면서 특정 정보만을 받아들이면 회색질의 양도 줄어든다.

그런데 어린 아이들이 강렬하고 지속적인 스트레스 상황에 노출되면 뇌 속 백색질과 회색질의 양이 동시에 줄어드는 것으로 나타났다. 전반적인 뇌 기능의 저하가 초래된 것이다.

미국 위스콘신매디슨대학교 심리학과 연구진은 뇌 기능에 문제가 발생해 또래 아이들보다 지능이 낮은 것으로 의심되는 아이들 61명의 뇌 자기공명영상(MRI) 사진을 수집했다. 그리고 아이들뿐만 아니라 학부모까지도 인터뷰해서 스트레스 상황을 겪은 적이 있는지 조사했다.

9~14세의 사춘기에 해당하는 이 아이들은 모두 극심한 스트레스를 경험한 적이 있으며 공간작업기억 테스트에서도 낮은 점수를 받았다. 여러 개의 상자 중 한 곳에 동전을 넣은 뒤 잠시 후 다시 찾게 하는 간단한 단기 기억 테스트였음에도 불구하고 스트레스에 노출된 아이들은 이 테스트를 통과하는 데 많은 시간을 소모했다.

공간작업기억(spatial working memory)이란 뇌에 담긴 기억정보를 바탕으로 특정 위치를 찾는 능력을 가리키며 논리적인 사고에도 관여한다. 공간작업기억에 문제가 생기면 물건을 둔 장소를 잊어버리거나 목적지에 도달하는 최단 거리를 계산하는 데 어려움을 느낀다.

뇌 사진에는 전전두엽 한가운데 위치한 전측 대상회(anterior cingulate)의 크기가 작은 것으로 나타났다. 공간작업기억을 담당하는 부위가 줄어들어 기능이 저하된 것이다.

뇌 가소성 덕분에 영구 장애 아닐 가능성 있어

기존 동물실험에서도 극심한 스트레스가 전전두엽의 기능을 저하시키고 구조에 변화를 일으킨다는 연구결과가 있었다. 그러나 인간에게도 동일한 현상이 나타난다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이다.

논문의 주저자인 대학원생 제이미 핸슨(Jamie Hanson)은 위스콘신매디슨대 발표자료에서 “전전두엽 속 전측 대상회는 중요한 정보를 쥐고 있다가 재빨리 떠올려서 사용하는 등 복잡한 인지 능력에 관여한다”며 “스트레스에 노출되는 정도가 심해질수록 특정 인지 과정에도 문제가 생긴다는 사실을 알아냈다”고 설명했다.

그러나 뇌 구조의 변화가 영구적인 장애를 남기는지에 대해서는 결론을 내리지 않았다. 뇌는 언제든 쉽게 변하는 가소성(plasticity)이 높기 때문에 나이가 들면서 정상으로 되돌아올 가능성도 있다.

핸슨은 “아이들의 뇌 사진은 특정 순간의 모습을 기록한 스냅샷과 같다”면서 “단순히 발달이 지연된 것인지 앞으로도 차이가 지속될 것인지는 분명하지 않다”고 밝혔다. 또한 사춘기는 자연적으로 불만족을 느끼기 쉬운 시기이므로 외부의 자극이 아닌 내면 심리에서 스트레스가 유발됐을 가능성도 있다.

하지만 이번 연구결과 덕분에 효과적인 스트레스 치료법과 재활교육법 개발에 속도가 붙을 예정이다. 연구진은 각국 심리치료센터와 연계해 과도한 양의 스트레스를 체험한 아이들의 재활을 돕는 프로그램 개발에 나설 계획이다.