말랑말랑한 뇌, 신경가소성(Neuroplasticity)의 정의

신경가소성이란 시간이 지남에 따라 새로운 신경 연결을 형성하여 개별 환경의 변화에 적응하는 뇌의 능력을 의미합니다. 신경가소성은 때때로 "뇌 가소성"이라고도 불립니다. 우리 뇌의 일부 특징들은 "가소적"입니다. 즉, 적응력이 있어 환경적 및/또는 구조적 변화에 대응하여 변할 수 있음을 의미합니다. 신경가소성은 인간의 뇌가 어떻게 적응하고, 새로운 기술을 습득하며, 기억과 정보를 저장하고, 심지어 외상성 뇌 손상 후 어떻게 회복할 수 있는지를 설명해 줍니다.

신경가소성 자주 묻는 질문(FAQ)

신경가소성이란 무엇인가요?

신경가소성은 새로운 경험의 결과로 발생하는 뇌의 구조적 및 기능적 변화를 의미합니다. 신경가소성이라고도 불리는 뇌의 가소성 덕분에, 뇌 손상 후 새로운 연결이 형성되고 손상된 뇌 영역으로의 신경 경로가 차단되면서 뇌는 스스로 "재배선"하고 "재조직"할 수 있습니다. 신경가소성은 주로 발아(sprouting)와 재연결(rerouting)이라는 과정을 통해 일어납니다. 발아는 뉴런(신경 세포) 사이에 새로운 연결을 만드는 것입니다. 재연결은 손상된 뉴런을 제거하고 활성화된 뉴런 사이에 새로운 경로를 형성하여 대안적인 신경 경로를 만드는 과정입니다.

신경가소성은 어떻게 작용하나요?

우리는 뉴런들이 전기화학적 신호를 사용하여 서로 소통한다는 것을 알고 있습니다. 이 신호들은 뉴런 내의 시냅스라고 불리는 구조를 통해 전달됩니다. 학습이나 연습과 같은 반복적이고 기억을 형성하는 인지 기능을 통해 신경 경로를 자극하면 뉴런 간의 시냅스 통신이 강화됩니다. 또한, 뇌는 새로운 시냅스를 생성하는 능력을 가지고 있습니다. 신경가소성은 다양한 경험을 겪으면서 자연스럽게 발생할 수 있지만, 신경가소성 운동과 인지 훈련을 통해서도 뇌의 변화를 활성화할 수 있습니다.

신경가소성과 EEG

뇌전도(EEG)는 뇌의 전기적 활동을 기록하는 전기생리학적 과정입니다. EEG 스캔은 피험자의 두피에 EEG 전극을 배치하여 뇌의 활동을 감지하고 기록하는 방식으로 수행됩니다. 수집된 EEG 신호는 증폭되고 디지털화되어 저장 및 데이터 처리를 위해 컴퓨터, 클라우드 또는 모바일 장치로 전송됩니다.

신경가소성 TED 강연

신경가소성의 예

신경가소성 적응에는 크게 네 가지 유형이 있습니다.

• 신경발생(Neurogenesis): 신경발생은 뇌의 중심부인 해마와 후각벌브에서 새로운 뉴런이 생성되는 과정입니다. 신경발생은 어린 뇌에서 높은 비율로 일어나며, Nature Medicine에 발표된 Maria Llorens-Martín 박사의 새로운 연구에 따르면 성인의 뇌에서도 약 90대까지 일어날 수 있습니다.

• 시냅스 형성(Synaptogenesis): 시냅스 형성은 새로운 신경 연결을 만드는 과정입니다. 시냅스 형성은 여행이나 새로운 악기 배우기와 같은 활동을 통해 뇌가 새로운 환경과 경험에 노출될 때 발생합니다.

• 장기 강화(Long-term potentiation): 장기 강화는 학습이나 연습과 같이 반복적인 활동을 통해 시냅스가 강화되는 현상입니다. 장기 강화는 학습 및 기억과 밀접한 관련이 있습니다.

• 장기 억제(Long-term depression): 장기 억제는 사용되지 않는 시냅스가 약화되는 현상입니다. 장기 억제는 기억 및 운동 학습과 관련이 있습니다. 신경가소성 연구는 알츠하이머병과 같은 신경계 질환 및 코카인처럼 전두엽 피질을 손상시키는 약물로 인한 기억력 상실에서 장기 억제가 가지는 역할에 대해 연구해 왔습니다.

신경가소성: 뇌 "치유"하기

연구에 따르면 신경가소성이 외상성 손상으로부터 뇌가 회복하는 데 도움이 된다는 증거가 제시되었습니다. 손상 정도에 따라 신경가소성과 인지 재활 치료는 환자가 뇌를 "재배선"하여 인지 및 정서적 건강을 개선하도록 도울 수 있습니다. 뇌졸중 환자의 신경가소성은 널리 연구되어 왔습니다. 뇌졸중 후에는 뇌의 특정 부분에 손상이 발생하여 정상적인 기능을 수행하는 능력에 영향을 미칩니다. 이 과정은 뇌의 건강한 영역이 그러한 기능을 수행하는 방법을 학습하여 손상된 영역의 역할을 "대신 수행"할 수 있게 해줍니다.

뇌 손상을 입으면 영향을 받은 뇌 영역의 뉴런이 사멸하고 신경 경로가 휴면 상태로 들어갑니다. 부상 후 몇 일에서 몇 주 동안 뇌는 자연스럽게 새로운 시냅스를 형성하고 사멸한 뇌 세포를 대체하기 시작합니다. 외상 후 뇌의 치유를 촉진함으로써 재활 치료는 개인이 더 빠르게 회복하도록 도울 수 있습니다.

신경가소성과 중독

약물, 알코올, 도박 등은 습관을 형성합니다. 개인이 중독성 행동을 할 때, 뇌는 그 습관과 관련된 신경 경로를 강화합니다. 신경가소성과 중독을 쉽게 이해하는 방법은 뇌가 중독성 습관에 더 익숙해지도록 스스로를 "훈련"하는 것으로 생각하는 것입니다. 중독을 약화시키려면 뇌를 다시 "재훈련"해야 합니다. 재활 치료에서 의사와 치료사들은 회복 중인 환자에게 중독성 행동을 건강한 행동으로 대체할 것을 자주 권장합니다. 뇌의 신경가소성 덕분에 중독성 행동과 연관된 신경 경로는 휴면 상태가 되고, 더 건강한 습관을 뒷받침하는 새로운 신경 경로가 발달하게 됩니다.

신경가소성 및 우울증

신경가소성 사례를 연구하는 연구원들은 신경가소성과 우울증의 관계가 신경가소성과 중독의 관계와 유사하다는 것을 발견했습니다. 우울증은 건강하지 못한 경로를 강화하여 뇌에 외상을 입힐 수 있습니다. 연구원들은 이러한 종류의 변화를 "부정적 신경가소성"이라고 부릅니다. "긍정적 신경가소성"은 건강한 신경 연결의 성장과 강화(신경가소성의 치유 잠재력)를 뜻합니다. 연구원들은 우울증, 불안, ADHD 및 중독과 같은 장애를 치료하기 위해 긍정적 신경가소성을 유도하고 부정적 신경가소성을 멈추는 방법을 연구하고 있습니다.

신경가소성을 높이는 방법

매일 육체적 및 정신적 운동을 하면 신경가소성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 뇌에 도움이 되는 활동은 다음 두 가지 범주로 나뉩니다.

• 새로운 경험: 새로움은 새로운 신경 경로를 확립합니다.

• 집중 연습: 특정 기술이나 활동을 심도 있게 반복하면 신경 연결이 강화됩니다.

신경가소성 운동

인지 훈련의 다음 예시들은 신경가소성을 자극할 수 있습니다. 고령층의 인지 기능에 대한 연구 결과에 따르면 시중에서 판매되는 일부 두뇌 훈련 제품이 건강한 뇌 노화를 촉진하는 데 도움이 될 수 있는 것으로 나타났지만, 연구원들은 인지 기능 개선을 주장하는 많은 프로그램의 과학적 입증 여부를 여전히 조사하고 있습니다.

• 비우세손 운동: 양치질을 하거나 마우스를 사용하는 등의 일상 활동 시 주로 쓰지 않는 손을 사용하면 뇌가 새로운 신경 연결을 형성하도록 자극할 수 있습니다.

• 요가: 요가를 연습하는 것은 뇌의 공포 센터인 편도체의 스트레스 수치 감소와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

• 독서: 새로운 개념과 새로운 어휘는 뇌의 연결성을 증가시키고 향상시킵니다.

• 수면: 전통적으로 "운동"으로 여겨지지는 않지만, 수면은 세포 간에 정보를 전달하고 뉴런 간의 연결을 성장시킴으로써 학습과 기억 유지에 도움을 줍니다.

• 단식: 간헐적 단식은 뉴런의 성장과 시냅스의 적응적 반응을 촉진합니다.

• 악기 연주: 새로운 악기를 배우는 것은 뇌가 새로운 신경망을 형성하도록 자극하며 뇌 영역 간의 연결성을 높일 수 있습니다.

• 두뇌 훈련 게임: 시중에는 정보 처리 속도를 높이는 데 도움을 줄 수 있는 여러 두뇌 훈련 또는 "신경가소성 게임"이 나와 있습니다.

불안을 위한 신경가소성 운동

요가, 명상, 운동은 불안 증세를 완화하고 뇌의 스트레스 수치를 낮추는 능력 덕분에 자주 권장됩니다.

ADHD 신경가소성 운동

신경가소성 ADHD 운동은 ADHD 및 ADD를 겪고 있는 사람들의 증상을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 많은 ADHD 운동에는 뇌를 "훈련"하도록 설계된 비디오 또는 컴퓨터 게임이 포함됩니다. 이러한 프로그램에는 신경가소성과 EEG가 포함됩니다. 참가자는 실시간으로 주의력 수치를 측정하는 EEG 헤드셋을 착용하고, 오직 자신의 뇌 활동만을 사용하여 게임 플레이를 제어합니다. 주의가 산만해지면 게임 플레이 속도가 느려지거나 일시 중지됩니다. 이처럼 EEG 데이터를 활용해 뇌가 더 나은 기능을 하도록 훈련하는 개념을 "뉴로피드백"이라고 합니다.

추천 신경가소성 도서

추가 독서를 위한 신경가소성 관련 핵심 도서 및 제안서들을 소개합니다.

• 기적을 부르는 뇌 (The Brain That Changes Itself: Stories of Personal Triumph from the Frontiers of Brain Science) - 노먼 도이지(Norman Doidge)

• 스스로 치유하는 뇌 (The Brain’s Way of Healing: Remarkable Discoveries and Recoveries from the Frontiers of Neuroplasticity) - 노먼 도이지(Norman Doidge)

• Self-directed Neuroplasticity - 릭 핸슨(Rick Hanson)

• Principles of Neuroplasticity-based Rehabilitation - 마이클 머제니치(Michael Merzenich), 모 나훔(Mor Nahum), 이현규(Hyunkyu Lee)

• 나의 뇌가 예전처럼 돌아온다면 (My Stroke of Insight: A Brain Scientist’s Personal Journey) - 질 볼트 테일러(Jill Bolte Taylor)

• 뇌는 어떻게 마음을 치유하는가 (The Mind and the Brain: Neuroplasticity and the Power of Mental Force) - 제프리 M. 슈워츠(Jeffrey M. Schwartz), 샤론 베글리(Sharon Begley)

• The Stress-Proof Brain: Master Your Emotional Response to Stress Using Mindfulness & Neuroplasticity - 멜라니 그린버그(Melanie Greenberg)

Emotiv는 신경가소성 솔루션을 제공하나요?

Emotiv는 신경가소성의 잠재적 징후를 모니터링하기 위한 뉴로피드백 및 BCI 솔루션을 제공합니다. Emotiv는 Brainwear라고 불리는 EEG 장치, Emotiv Pro와 같은 뇌 모니터링 소프트웨어 및 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 소프트웨어인 EmotivBCI를 제공합니다.
BCI는 EEG 장치를 통해 측정된 뇌 활동의 변화를 감지합니다. BCI는 뇌졸중이나 뇌 손상 후 재활을 위해 자주 사용됩니다. 예를 들어, 연구원들은 뇌졸중 환자가 뇌의 한쪽 피질에서 나오는 비전형적인 신호를 사용하여 몸의 같은 쪽에 있는 손을 제어할 수 있는 능력을 테스트했습니다. 신경계 손상 및 신경가소성과 관련된 장애(ADHD, 뇌 외상, 뇌졸중, 불안 등)의 경우, 신경계 재활 치료에 BCI 및 EEG 기술을 사용하면 개인이 일상적인 경험을 더 잘 헤쳐 나갈 수 있도록 도울 수 있습니다.