뇌세포는 다시 만들어지지 않는다는 통념이 흔들리던 순간

오랫동안 사람들은 인간의 뇌세포는 한 번 만들어지면 다시 생기지 않는다고 믿어 왔다. 성장기 이후에는 뇌세포가 점점 줄어들 뿐 새로운 신경세포는 생성되지 않는다는 설명은 교과서와 대중 과학에서도 널리 받아들여졌다. 그러나 뇌과학 연구가 발전하면서 이 오래된 통념은 조금씩 흔들리기 시작했다. 일부 연구에서는 성인의 뇌에서도 새로운 신경세포가 만들어질 수 있다는 증거가 발견되었고, 이러한 현상은 ‘신경 발생(neurogenesis)’이라는 개념으로 설명되기 시작했다. 특히 기억과 학습에 중요한 역할을 하는 해마 영역에서 새로운 신경세포 생성 가능성이 제기되면서 인간의 뇌는 생각보다 훨씬 유연한 기관일 수 있다는 관점이 등장했다. 동시에 인간 성인의 뇌에서 신경 발생이 얼마나 지속되는지에 대해서는 여전히 학계의 논쟁이 이어지고 있다. 이러한 연구와 논쟁의 흐름은 인간의 뇌가 단순히 시간이 지나며 기능이 감소하는 기관이 아니라 경험과 환경에 따라 변화할 수 있는 역동적인 생물학적 시스템이라는 사실을 보여 준다. 뇌세포 재생 연구는 기억 형성, 학습 능력, 노화 과정뿐 아니라 치매와 같은 신경 퇴행성 질환 연구에도 중요한 단서를 제공할 가능성이 있기 때문에 현재도 활발하게 진행되고 있는 분야다.

 

일상에서 발견되는 기억의 변화라는 현상

어떤 장소를 다시 찾았을 때 처음에는 낯설게 느껴지다가 시간이 지나면서 기억이 점차 또렷해지는 경험을 하는 경우가 있다. 처음에는 단순히 잊고 있던 기억을 떠올리는 과정처럼 보이지만, 조금 더 생각해 보면 뇌가 새로운 방식으로 정보를 정리하고 있다는 느낌이 들기도 한다. 나는 여행 중 방문했던 작은 서점을 몇 년 뒤 다시 찾은 적이 있었다. 처음에는 내부 구조가 잘 떠오르지 않았지만 몇 분 지나자 예전에 읽었던 책의 위치와 창문 옆 좌석까지 기억이 이어지기 시작했다. 단순히 기억을 되찾는 것이라기보다 뇌가 이전 경험을 새로운 방식으로 연결하고 있다는 느낌이 들었다. 이러한 경험은 자연스럽게 한 가지 질문으로 이어진다. 인간의 뇌는 이미 만들어진 신경세포만으로 평생을 유지하는 것일까, 아니면 새로운 변화가 일어날 가능성이 있을까.

오랫동안 유지되었던 뇌과학의 통념

20세기 중반까지 대부분의 신경과학자들은 성인의 뇌에서는 새로운 신경세포가 생성되지 않는다고 믿었다. 이러한 생각은 스페인의 신경과학자 산티아고 라몬 이 카할(Santiago Ramón y Cajal)의 연구에서 큰 영향을 받았다. 카할은 현미경을 이용해 신경세포의 구조를 관찰하면서 신경세포가 매우 복잡한 연결 구조를 가지고 있으며 성인의 뇌에서는 새로운 신경세포가 만들어지지 않는다는 견해를 제시했다. 이 주장은 오랫동안 뇌과학의 기본 전제처럼 받아들여졌다. 그 결과 수십 년 동안 대부분의 연구자들은 성인의 뇌에서 신경세포 생성 가능성을 거의 고려하지 않았다. 뇌는 성장 이후에는 구조가 거의 고정된 기관이라는 인식이 널리 퍼져 있었다.

연구에서 발견된 신경 발생의 증거

1990년대 이후 뇌과학 연구는 이 통념을 흔드는 결과를 제시하기 시작했다. 미국 솔크 연구소(Salk Institute)의 신경과학자 프레드 게이지(Fred Gage) 연구팀은 성인의 뇌에서도 새로운 신경세포가 생성될 가능성이 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 기억 형성과 학습에 중요한 역할을 하는 해마(hippocampus) 영역에 주목했다. 특히 해마 내부의 치아이랑(dentate gyrus) 영역은 새로운 신경세포가 생성될 가능성이 있는 영역으로 알려져 있다. 연구에서는 BrdU라는 세포 분열 추적 물질을 사용해 새롭게 분열하는 세포를 확인했다. BrdU는 세포가 DNA를 복제하는 과정에서 결합하기 때문에 새롭게 생성된 세포를 추적할 수 있는 방법으로 사용된다. 실험 과정에서는 실험동물에게 BrdU를 주입한 뒤 일정 기간 동안 학습 과제와 환경 자극을 제공했다. 이후 뇌 조직을 현미경으로 분석해 BrdU가 결합된 세포를 확인하고 그 세포가 실제 신경세포로 분화하는지 관찰했다. 연구 결과 해마의 특정 영역에서 새로운 신경세포가 생성되고 일부 세포는 기존 신경 회로와 연결되는 가능성이 확인되었다. 이 연구는 성인의 뇌에서도 신경 발생이 일어날 수 있다는 중요한 단서를 제공했다.

연구 결과를 둘러싼 과학적 논쟁

하지만 이 발견이 모든 논쟁을 끝낸 것은 아니었다. 일부 연구에서는 인간 성인의 뇌에서도 신경 발생이 지속된다는 결과가 보고된 반면, 다른 연구에서는 성인이 되면 신경 발생이 매우 제한적이거나 거의 나타나지 않는다는 결과도 발표되었다. 예를 들어 스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institute)의 연구에서는 인간 성인의 해마에서도 새로운 신경세포가 생성될 수 있다는 증거가 제시되었다. 반면 일부 연구에서는 나이가 들수록 신경 발생이 크게 감소한다는 결과도 보고되었다. 이러한 차이는 연구 대상의 연령, 조직 분석 방법, 실험 조건 등 다양한 요인 때문일 수 있다. 따라서 현재 학계에서는 인간의 뇌에서 신경 발생이 어느 정도 지속되는지에 대해 활발한 연구가 이어지고 있다. 이처럼 서로 다른 결과가 존재한다는 사실 자체가 과학 연구의 특징이기도 하다. 새로운 발견이 등장하면 다양한 연구가 이어지고 그 과정에서 지식은 점점 더 정교해진다.

신경 발생 논쟁과 별개로 확인된 뇌의 가소성

신경 발생 여부와 관계없이 대부분의 신경과학자들이 동의하는 사실이 있다. 바로 인간의 뇌가 매우 높은 가소성(plasticity)을 가지고 있다는 점이다. 뇌 가소성은 경험과 학습을 통해 신경 연결이 변화하는 능력을 의미한다. 새로운 것을 배우거나 반복적으로 연습할 때 신경 연결이 강화되거나 새로운 연결이 만들어질 수 있다. 예전에 새로운 악기를 배우기 시작했을 때 처음에는 손가락 움직임이 매우 어색했다. 하지만 몇 주 동안 연습을 반복하자 점점 자연스럽게 연주할 수 있게 되었다. 단순히 기술이 익숙해진 것이라기보다 뇌의 신경 연결이 점점 효율적으로 바뀌고 있다는 느낌이 들었다. 이러한 변화는 신경세포 자체의 생성 여부와 별개로 인간의 뇌가 경험에 따라 구조적으로 변화할 수 있다는 사실을 보여 준다.

뇌 건강을 위한 생활 속 실천

현재 연구 결과를 종합해 보면 인간의 뇌는 경험과 환경에 따라 계속 변화한다. 새로운 학습 경험과 신체 활동은 뇌의 신경 네트워크를 자극하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 새로운 언어를 배우거나 악기를 연습하거나 독서를 통해 새로운 정보를 접하는 활동은 뇌의 다양한 영역을 동시에 사용하게 만든다. 이러한 활동은 기억과 학습 과정에서 중요한 역할을 하는 해마 기능을 자극할 수 있다. 또한 규칙적인 걷기 운동과 충분한 수면은 뇌 건강을 유지하는 데 중요한 요소로 알려져 있다. 이러한 생활 습관이 직접적으로 신경 발생을 증가시킨다고 단정할 수는 없지만 뇌 가소성을 유지하는 데 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 연구 결과들이 보고되고 있다. 따라서 뇌 건강을 위해서는 단순히 휴식만 취하는 것이 아니라 새로운 자극과 학습 경험을 꾸준히 제공하는 생활 방식이 도움이 될 수 있다.

앞으로 밝혀질 가능성

뇌세포 재생 연구는 아직 완전히 결론이 내려진 분야는 아니다. 인간의 뇌에서 신경 발생이 어느 정도 지속되는지에 대해서는 여전히 연구가 진행 중이다. 하지만 분명한 사실은 인간의 뇌가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 역동적인 기관이라는 점이다. 뇌는 경험과 학습을 통해 끊임없이 변화하며 새로운 연결을 만들어 간다. 앞으로 신경 발생의 정확한 조건과 메커니즘이 더 밝혀진다면 기억 장애나 신경 퇴행성 질환 연구에도 중요한 단서가 될 수 있을 것이다. 또한 인간의 학습 능력과 뇌 건강을 이해하는 데도 새로운 가능성이 열릴 수 있다. 한때 절대적인 사실처럼 받아들여졌던 “뇌세포는 다시 만들어지지 않는다”는 생각이 흔들리기 시작한 지금, 인간의 뇌는 어디까지 변화하고 적응할 수 있는지에 대한 새로운 질문이 계속 이어지고 있다.