한국 여성 노인의 뇌 대사와 기능적 연결망에서 관찰된 정규교육 효과

Abstract

교육은 새로운 정보와 인지기술을 획득하는 것을 포함하는 다양한 인지 기능들이 관여되며, 학습, 기억, 언어 등 대표적인 고등 뇌기능에 기반한다. 인지과정은 연관된 뇌 영역을 활성화하고 뇌는 활성의존 가소성이 있다. 본 연구에서는 교육을 더 많이 받은 노인들이 짧은 기간 동안 교육을 받은 노인들보다 학습, 기억, 언어와 연루된 뇌 영역에서 반복된 활성화의 결과로 시냅스연결과 모세혈관이 증가되어 있으리라 가정하였다. 방법적으로는 양전자 단층촬영을 이용하여 연령과 교육수준의 분포가 다양한 총 85명의 정상 여자노인을 대상으로 휴지상태에서의 국소 포도당 대사율을 구하고 이를 근거로 다양한 분석 방법으로 교육효과를 연구하였다. 우선 전원을 대상으로 교육수준과 대사율간의 상관을 구하고 다음 연령과 교육수준을 근거로 선정된 26명의 고학력자(고졸이상)와 26명의 저학력자(국졸이하)의 영역별 뇌 대사와 그들사이의 상관을 비교하였다. 2004년과 2008년 중복 촬영된 고학력자19명과 저학력자 14명을 대상으로 추가노화에 따른 뇌 대사의 변화도 조사되었다. 또한 고학력자 26명과 저학력자 26명의 국소포도당 대사율을 토대로 최신 그래프이론을 이용하여 뇌의 기능적 연결망의 질적 차이를 조사하였다. 연구 결과 고학력자는 국소 포도당 대사율에서 좌편향을 보이면서 언어, 기억, 뇌세포의 신생성에 관련된 대뇌의 하측과 피질 하 부분에서 뚜렷이 더 높은 대사율을 보인 반면 저학력자는 우편향을 보이면서 운동과 신체감각에 관련된 대뇌의 정점부근에서 더 높은 포도당 대사율을 보였다. 이것은 교육이 좌뇌를 발달 시킨다는 전통적인 이론과 일관되면서도 그보다 더 뚜렷이 교육이 기억, 세포의 신생성 및 언어 기능을 처리하는 대뇌의 하측 영역을 발달시킨다는 새로운 사실을 보여주었다. 또한, 4년에 걸친 종단적 비교 분석을 통하여 두 교육 집단 모두에서 노화에 따른 보상이론이나 탈분화 이론이 지지되는 것을 확인하였다. 즉, 4년전 뇌에 비해 이후 노인들의 뇌에서는 여러 뇌영역들이 더 많이 활성화되었으며 특히 좌측 뇌영역 보다 우측 뇌영역을 더 많이 활성화한다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 초고령화는 교육의 효과를 약화시키는 것이 관찰되기도 하였다. 그래프이론을 이용해 분석된 기능적 뇌 연결성에 관한 분석은 고학력자의 뇌가 저학력자의 뇌보다 더 효율적이며 뇌의 일부 손상에 대한 탄성이 더 높으며 영역수와 연결길이간의 효율적인 결합을 의미하는 소세계성(small-worldness)도 더 높음을 보여주었다. 그래프이론적 분석의 결과는 일반적으로 교육을 많이 받은 사람이 알츠하이머 치매와 같은 퇴행성 뇌 질환에 덜 취약하다는 인지적 비축(cognitive reserve)이론과 일관된 결과이면서 인지적 비축 효과의 신경학적 기전에 기능적 연결성이 중요하게 역할하고 있음을 시사하였다. 결론적으로 본 연구의 결과는 장기 정규교육은 기억 및 언어 등을 관장하는 대뇌피질의 하측 영역과 피질 하 영역을 더 빈번히 활성화시키고 따라서 그러한 영역들은 가소성에 의해 더 많은 영양과 신생성세포를 공급받아 다른 영역과 새로운 연결을 많이 이루고 그 결과 휴지상태에서 더 많은 에너지를 소비한다는 것을 보여 주고 있다. 또한 본 연구에서는 장기적인 정규교육이 노화나 질병, 사고에 의한 뇌기능의 퇴화에 대한 탄성을 높여준다는 것을 확인하면서도 지속적인 노화 과정에서는 이러한 교육효과도 희석된다는 것을 보여주고 있다 주요어: 포도당대사, 언어, 연결성, 보상이론, 그래프분석, 인지적비축 학번: 2008-30125