3'30" 읽기
- 반구 비대칭의 일부는 유전적이며 우리의 부모와 조상으로부터 유전
- 일부 기능은 태아기 및 아마도 이후의 영향 및 경험에 의해 형성
- 비대칭이 심한 영역은 유전 가능성이 덜 명확. 일란성 쌍둥이라도 분명한 개인 차이 있어
- 더 높은 인지 기능을 위한 영역의 비대칭은 유인원보다 인간에서 훨씬 더 높다.

무엇이 우리 뇌의 비대칭을 결정할까?
"분업"의 개별 정도는 유전자에 부분적으로만 의존한다.

거울상이 아님:
우리의 대뇌 반구는 비대칭적으로 작동한다. 이 비대칭의 정도는 사람마다 다르다. 연구원들이 이제 그 이유를 설명한다. 이 반구 비대칭의 일부는 유전적이며 우리의 부모와 조상으로부터 유전된다. 그러나 일부 기능은 태아기 및 아마도 이후의 영향 및 경험에 의해 형성된다. 

▲ 우리 뇌에서는 특정 기능이 비대칭적으로 분포돼 있다. 하지만 개인차가 있다.

우리의 뇌는 겉으로는 거의 동일하게 보이는 두 개의 반으로 나뉜다. 그러나 이것은 기만적이다. 많은 작업에서 우리의 대뇌 반구는 비대칭적으로 그리고 분업을 기반으로 기능한다. 예를 들어, 대부분의 사람들의 주의는 주로 오른쪽 반구에서 처리되는 반면 언어는 주로 왼쪽에서 처리된다. 논리적 사고와 감정 처리도 일반적으로 비대칭적으로 분포되어 있다고 가정한다.

비대칭의 자취를 찾아서

그러나 기술적으로 편측화라고 하는 이러한 비대칭이 모든 사람에게 똑같이 나타나는 것은 아니다. 일반적으로 왼손잡이에게 약하지 나타나지만 오른손잡이와 남녀 간에 차이가 있다. 이 비대칭이 뇌 영역과 기능에 따라 얼마나 달라질 수 있는지, 뇌의 편측화가 어떻게 결정되는지는 이전에 불분명했다.

이것이 라이프치히에 있는 막스 플랑크 인간 인지 및 뇌 과학 연구소의 빈 완이 이끄는 팀의 연구가 시작되는 지점이다. 그들은 기능적 자기 공명 영상을 사용하여 1,014명의 남성과 여성의 뇌에서 기능적 연결을 분석했다. 연구원들은 서로 다른 인지 작업에서 서로 다른 뇌 영역과 네트워크가 얼마나 비대칭적으로 강하게 작용하는지 조사했다.

어떻게 나누어져 있을까?

이러한 뇌 스캔으로 생성된 3D 지도는 어떤 뇌 영역과 네트워크가 비대칭적으로 작동하는지, 그리고 이것이 사람마다 얼마나 크게 다른지를 보여준다. 그들은 언어, 의미, 청각 및 읽기뿐만 아니라 얼굴 인식, 감정 및 사회적 인지도 대부분의 사람들의 좌뇌에서 더 많이 일어난다는 것을 확인했다. 반면에 우반구는 주의력, 작업 기억, 충동 조절, 통증 처리와 관련하여 더 활동적이다.

비대칭의 정도는 영역과 기능에 따라 증가한다. Wan과 그의 동료들이 보고한 바와 같이 지각과 행동의 1차 중심은 추상적 사고를 위한 뇌 영역보다 평균적으로 덜 비대칭적으로 구성된다. 개인차는 또한 인지기능이 높은 영역에서 더 두드러졌다.

▲ G1(반구 내)의 정규화된 비대칭에 따른 메타 분석 작업 기반 기능의 투영. 20개의 빈(bin)은 인간에서 G1의 정규화된(Cohen의 d) 비대칭에 의해 생성되었다. 차가운 색은 왼쪽이 우세한 영역을 나타내고 따뜻한 색은 오른쪽이 우세한 영역을 나타낸다. y-축의 항의 순서는 활성화의 가중 점수(z-점수 >0.5) * 정규화된 비대칭에 의해 생성되었다. (출처: 관련논문 Fig. 5. Heritability and cross-species comparisons of human cortical functional organization asymmetry)

쌍둥이 비교는 유전 가능성을 보여준다.

그러나 하이라이트는 테스트 대상이 일란성 및 이성 쌍둥이를 포함했기 때문에 팀이 편측화의 유전 가능성도 결정할 수 있었다는 것이다. 대뇌 반구의 분업이 유전적일수록 일란성 쌍둥이에서도 유사해야 한다. Wan의 동료인 Sofie Valk는 "비대칭이 유전되는 방식을 이해한다면 일반적으로 이 현상에 대한 유전적 및 환경적 요인의 중요성을 더 잘 평가할 수 있다"고 설명했다.

결과:
"우리는 대규모 기능 분포에서 좌우 차이가 유전된다는 것을 발견했다"고 Wan과 그의 동료들은 보고했다. 여기에는 무엇보다도 감각 운동 뇌 영역의 비대칭, 전두엽 및 언어 센터의 일부에 위치한 일부 네트워크가 포함된다. 다른 영역, 특히 비대칭이 심한 영역은 유전 가능성이 덜 명확했다. 여기에는 일란성 쌍둥이라도 분명한 개인 차이가 나타났다.

▲ 원숭이의 기능적 기울기의 비대칭. (a) Parcellation은 macaques Markov et al., 2014에서 Markov 아틀라스를 사용. (b) LL의 그룹 수준 연결성의 템플릿 기울기. (c) 원숭이에서 G1의 평균 비대칭 지수. (d) 원숭이 표면에 정렬된 원숭이와 인간에서 G1의 정규화된(Cohen의 d) 비대칭. 보라색은 왼쪽 비대칭을 나타내고 노란색은 오른쪽 비대칭을 나타낸다. (e) 인간과 원숭이 사이의 정규화된 G1 비대칭의 유사성. (f) 인간 Cole-Anticevic 네트워크 아틀라스가 원숭이 표면에 어떻게 투영되는지에 대한 자세한 내용은 방법에서 볼 수 있다. 굵은 색상은 주어진 네트워크에서 인간 평균 cohen의 D 값을 나타내고 파스텔 색상은 주어진 네트워크에서 원숭이 평균 cohen의 D 값을 나타낸다. 네트워크는 비교를 위해 인간의 반구 내 주요 기울기를 따라 왼쪽(언어)에서 오른쪽 비대칭(전두두정)으로 순위가 매겨진다. (출처: 관련논문 Fig 4.f Heritability and cross-species comparisons of human cortical functional organization asymmetry / eLife)

또한 경험에 의해 형성됨

"따라서 우리 뇌의 비대칭은 아마도 유전적 요인과 개인적인 경험의 결과일 것이다"고 Wan은 설명한다. 출생 전 요인과 삶의 과정에서 만들어진 경험 모두 가능한 개인의 영향으로 문제가 된다. 이러한 요인과 편측화에 대한 유전적 기초를 조사하면 일부 신경 장애를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다. Valk는 "아마도 왼쪽과 오른쪽의 이러한 차이가 정확히 깨지면 어디에서 문제가 발생하는지 알아낼 수 있을 것이다"고 말했다.

또한 흥미로운 사실은 인간만이 뇌의 반구 사이에 비대칭 노동 분업을 가진 유일한 영장류가 아니라는 것이다. 원숭이의 기능적 비대칭과의 비교를 통해 과학자들은 특히 두 반구 내 뇌 네트워크 간의 연결이 원숭이와 인간에서 매우 유사하다는 것을 발견했다. 대조적으로, 언어 센터를 포함하여 더 높은 인지 기능을 위한 영역의 비대칭은 유인원보다 인간에서 훨씬 더 높다.
(eLife, 2022; doi:10.7554/eLife.77215)
출처:
Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften
막스 플랑크 인간 인지 및 뇌 과학 연구소

[더사이언스플러스] "Green Soul, Beautiful Science"

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]