과학 포털 iKAOS

3 Contents

[과학책수다] 10대의뇌

‘10대의 뇌’는 청소년기를 이해하기 위한 현대의 교과서와 같은 책입니다. 신경과학자 프랜시스 젠슨과 언론인 에이미 엘리스 너트가 공동 집필한 이 도서는, 단순히 양육법을 제시하는 것을 넘어 뇌과학적 근거를 통해 10대의 행동을 분석합니다. 저자는 두 아들을 키운 어머니로서의 경험과 전문적인 연구 결과를 결합하여, 혼란스러운 청소년기의 원인을 뉴런의 연결망과 뇌 발달 과정으로 명쾌하게 설명해 줍니다. 이를 통해 우리는 10대를 바라보는 새로운 시각을 갖게 됩니다. 청소년이라는 개념이 독립적인 시기로 인정받기 시작한 것은 그리 오래되지 않았습니다. 19세기까지만 해도 아이들은 단순히 ‘작은 성인’으로 취급받으며 가혹한 노동 현장에 투입되곤 했습니다. 하지만 20세기 중반 대공황으로 인한 고용 변화와 고등학교 교육의 보편화는 10대라는 독특한 문화를 형성하는 계기가 되었습니다. 이 시기부터 청소년 특유의 자기중심적 성향과 반항이 하나의 발달 단계로 연구되기 시작했으며, 이는 인류 역사에서 매우 중요한 인식의 전환점이 되었습니다. 10대의 뇌는 흔히 ‘갓 조립된 페라리’에 비유됩니다. 엔진은 강력한 소리를 내며 돌아가지만, 정작 어디로 가야 할지 목적지를 모르는 혼란스러운 상태와 같기 때문입니다. 이 시기에는 뇌의 가소성이 정점에 달하여 외부 자극과 경험에 따라 신경 경로가 역동적으로 재구성됩니다. 반복적인 학습과 경험은 뉴런 사이의 연결을 강화하며, 이는 청소년기가 새로운 지식과 기술을 습득하기에 가장 최적화된 시기임을 시사합니다. 따라서 이 시기의 환경적 자극은 성인기 뇌의 밑바탕이 됩니다. 많은 청소년이 자신이 멀티태스킹에 능숙하다고 믿지만, 실제 연구 결과는 이와 다릅니다. 여러 작업을 동시에 수행할 때 과제 해결 시간은 오히려 대폭 늘어나며 효율성은 현저히 떨어집니다. 이는 뇌의 연합을 담당하는 두정엽과 인지적 통제를 수행하는 전두엽이 아직 완전히 발달하지 않았기 때문입니다. 10대들이 느끼는 멀티태스킹의 즐거움은 학습 효율의 향상이 아니라, 자극적인 환경에서 오는 일시적인 만족감에 불과할 때가 많으므로 주의 깊은 관찰과 지도가 필요합니다. 수면은 단순한 휴식을 넘어 낮 동안 배운 정보를 뇌에 각인시키는 ‘접착제’ 역할을 합니다. 특히 청소년의 뇌에서는 수면 유도 호르몬인 멜라토닌이 성인보다 약 2시간 늦게 분비되기 시작합니다. 이로 인해 10대들은 밤늦게까지 깨어 있고 아침에 일어나기 힘들어하는 생물학적 특성을 갖게 됩니다. 이러한 현상을 단순한 게으름으로 치부하기보다는, 뇌 발달을 위해 충분한 수면 시간을 확보할 수 있도록 사회적 배려와 과학적 이해가 선행되어야 할 것입니다. 청소년기는 보상 체계인 도파민 시스템이 매우 예민하게 작동하여 무모할 정도로 위험한 일에 뛰어들기 쉽습니다. 흡연이나 음주 같은 외부 자극에 뇌가 더 강렬하게 반응하며, 이는 성인기보다 훨씬 심각한 중독이나 인지 기능 장애로 이어질 위험이 큽니다. 최근에는 스마트폰과 인터넷 중독 역시 약물 중독과 유사한 신경 생물학적 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 어른들은 이들의 충동성을 비난하기보다 진정성 있는 대화를 통해 정서적 지지대를 마련해 주어야 합니다. 인간의 뇌는 20대 중반까지도 성장을 멈추지 않으며, 이 시기를 ‘성인 모색기’라고 부릅니다. 특히 미래의 특정 행동을 수행하려는 의도를 유지하는 ‘미래 계획 기억’ 능력은 20대에 들어서야 본격적으로 발달합니다. 10대 자녀가 부모의 당부를 자주 잊어버리는 것은 의도적인 반항심 때문이 아니라, 뇌의 집행 기능이 아직 성숙하지 않았기 때문일 수 있습니다. 청소년기의 뇌를 이해하는 것은 아이와 부모가 서로를 객관적으로 바라보고 깊은 신뢰를 쌓아가는 소중한 첫걸음이 됩니다.

국립과천과학관과학책📚수다

생명과학
뇌인지과학

[석학인터뷰] 김석희_ 넓게 공부하라! | 2018 노벨상 해설강연

어린 시절의 호기심은 과학자로 성장하는 데 가장 중요한 밑거름이 됩니다. 질문이 많아 주변 사람들을 곤혹스럽게 했던 소년은 자라나 생화학의 길을 걷게 되었습니다. 생화학은 생물학과 화학의 경계에 있는 학문이지만, 진정한 전문가가 되기 위해서는 특정 분야에 매몰되지 않는 유연한 태도가 필요합니다. 물리학이나 수학처럼 다소 어렵게 느껴지는 기초 학문이라 할지라도 이를 배제하지 않고 폭넓게 섭렵하는 것이 중요합니다. 이러한 학문적 저변은 훗날 생명현상을 깊이 있게 이해하고 질병 치료를 위한 창의적인 아이디어를 도출하는 데 있어 단단한 토대가 되어줄 것입니다. 생명과학의 궁극적인 목표 중 하나는 질병을 치료하고 생명의 신비를 밝히는 것입니다. 이를 위해 분자 수준에서 물질을 다루고 이를 활용하는 연구는 필수적입니다. 특히 앞으로의 연구 과제는 진화라는 거대한 흐름을 분자 단위에서 어떻게 해석하고 다룰 것인가에 집중되어 있습니다. 세포 수준에서 일어나는 복잡한 진화 과정을 분자적 관점에서 명확히 규명할 수 있는 새로운 방법론을 찾는 일은 현대 과학이 마주한 흥미로운 도전입니다. 이러한 연구는 단순히 지식의 확장을 넘어, 생명 시스템을 보다 정교하게 제어하고 응용할 수 있는 새로운 지평을 열어줄 것으로 기대됩니다. 학계에 몸담은 교육자로서의 보람은 자신의 연구 성과를 넘어 다음 세대와의 교감에서 비롯됩니다. 수십 년의 세월 동안 끊임없이 유입되는 학생들과 대화하며 서로의 생각을 나누는 과정은 그 자체로 소중한 경험입니다. 서로 다른 배경과 경험을 가진 이들이 만나 공통의 주제로 소통할 때, 선배 과학자의 경험은 학생들의 미래를 설계하는 이정표가 됩니다. 가르치는 입장이지만 동시에 학생들로부터 배우며 성장하는 관계를 지향하는 것은 학문의 연속성을 유지하는 힘입니다. 지식의 전달을 넘어 삶의 방향을 함께 고민하는 교육적 가치는 과학자가 추구해야 할 또 다른 중요한 사명이라 할 수 있습니다.

김석희

카오스재단석학인터뷰

화학
융합

[강연] 인간의 뇌는 과연 특별한가? (2) _ 김경진 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 2강 | 2강 ②

생명체의 발생 과정은 경이로운 신비로 가득 차 있습니다. 초기 배아 시기의 물고기, 닭, 사람을 비교해 보면 전문가조차 구별하기 어려울 정도로 흡사한데, 이는 모든 생명체가 공통 조상에서 기원했음을 시사하는 강력한 형태학적 증거입니다. 특히 영장류의 진화 과정을 살펴보면 침팬지와 인간은 약 600만 년 전 공통 조상을 공유하며 갈라져 나왔습니다. 이러한 생물학적 역사는 인간이 만물의 영장으로 거듭나기까지 거쳐온 일련의 진화적 고리들을 보여주며, 뇌의 구조적 발달 또한 이러한 진화의 흐름 속에서 기존의 구조 위에 새로운 층이 덧씌워지는 방식으로 정교해졌음을 알 수 있습니다. 인간의 발생은 수정란에서 시작하여 정교하게 계획된 세포 분열 과정을 거칩니다. 난할을 통해 세포 수가 늘어나고 낭배 시기에 접어들면 외배엽, 중배엽, 내배엽이라는 세 개의 층이 형성됩니다. 이 중 가장 바깥쪽의 외배엽은 장차 표피와 신경계로 분화하며, 신경판이 말려 들어가 신경관을 형성함으로써 뇌와 척수의 기틀을 마련합니다. 임신 기간 동안 뇌는 크기가 커질 뿐만 아니라 전후 관계가 분명해지며 복잡한 모양을 갖추어 갑니다. 이러한 발생 과정은 유전적 프로그램에 의해 통제되지만, 여전히 현대 과학이 풀어야 할 수많은 수수께끼를 간직하고 있습니다. 인간의 뇌는 태어난 이후에도 멈추지 않고 끊임없이 변화하고 성장합니다. 출생 시 머리 크기가 제한적인 것은 산도를 통과하기 위한 진화적 타협의 결과이며, 본격적인 발달은 영유아기와 청소년기에 걸쳐 일어납니다. 특히 신경 세포의 신호 전달 속도를 높여주는 수초화 작업은 청소년기까지 지속되며, 시냅스의 형성과 불필요한 회로를 정리하는 가지치기 과정이 활발하게 진행됩니다. 이러한 뇌의 재축조 과정은 추론이나 이성적 판단과 같은 고차원적인 기능을 완성하는 데 필수적입니다. 따라서 성인이 되기까지의 뇌는 환경과 상호작용하며 역동적으로 변모하는 가소성의 결정체라 할 수 있습니다. 모든 신체 세포는 동일한 유전 정보를 가지고 있다는 유전체 등가성 원리를 따릅니다. 하지만 특정 부위에서 어떤 유전자가 발현되느냐에 따라 신경세포나 근육세포로 분화하는 운명이 결정됩니다. 언어 능력 또한 유전적 기초 위에 세워지는데, FOXP2와 같은 전사 조절 인자가 인간 특유의 언어 발달에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 현대 과학은 MRI나 PET와 같은 첨단 영상 장비를 통해 살아있는 뇌의 활동을 실시간으로 관찰하며 언어, 감정, 사고가 뇌의 어느 부위에서 일어나는지 정밀하게 추적하고 있습니다. 이는 유전자와 뇌 기능 사이의 간극을 메우는 결정적인 열쇠가 됩니다. 뇌과학의 궁극적인 목표는 뇌를 통해 인간의 마음을 이해하는 것입니다. 최근에는 뇌의 신경망 지도를 그리는 커넥토믹스 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이는 나노 스케일의 해상도로 신경 회로를 재구성하는 도전적인 과제입니다. '나는 누구인가'라는 존재론적 질문에 대해 뇌과학은 '나는 나의 커넥톰이다'라는 답변을 제시합니다. 즉, 우리의 기억, 성격, 마음은 뇌 속에 얽혀 있는 복잡한 신경 연결망에 저장되어 있다는 것입니다. 뇌 지도를 완성해 나가는 과정은 인간에 대한 이해를 넓히는 동시에, 미래 사회의 새로운 가치를 창출하는 고부가가치 기술 집약적 연구로서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

김경진

카오스재단카오스강연

뇌인지과학