자폐증의 뇌 발달

평균보다 큰 머리 크기

ASD아동들은 일반 아동들과 머리 크기의 성장이 다르다고 합니다. 연구 결과 ASD아동들의 머리크기는 태어났을 때에는 정상이나, 4개월 즈음부터 머리 크기의 성장이 급속도로 빨라지는 것으로 보입니다. 이 급속한 성장패턴은 조기에 두드러지며, 그 후에는 정상 속도로 줄어듭니다. 큰 머리가 어떻게 아동의 발달에 영향을 줄까요? 머리 크기는 그 안의 뇌의 크기 성장과 관련이 있습니다. 머리 사이즈는 뇌 사이즈를 반영합니다. 회백질 (뉴런, 신경세포), 백질 (뉴런을 감싸 보호하고 있는 수초), 신경교세포(뇌 세포 구조 아랫부분의 한 부분)가 더해짐으로써 뇌가 성장합니다.

언급한 것과 같이, 영아기의 세포급증 시기 뒤에 세포 감소 혹은 '진정'시기가 옵니다. 이 세포 감소 시기에는 활발한 정보 네트워크의 부분이 아닌 신경세포들이 사라지고(아포토시스/세포자살). 시스템에서 불필요한 것이 줄어들어 더욱 효과적이고 정돈된 신경조직을 만드는 것으로 추정됩니다. 일부 학자들은 정상적이지 않은 빠른 머리 크기의 성장은 세포 진정 없이 비정상적인 빠른 세포 급증을 반영한다고 보고 있습니다. 그로 인해 너무 많은 신경세포들이 정돈되지 않은 상태로 남게 되므로 뇌는 학습이 어려운 '기계'가 되는 것입니다. ASD의 커다란 머리 크기에 대한 두 번째 가설은 뇌 염증입니다. 이는 학자들이 ASD를 가진 사람들의 사후 연구에서 그들의 뇌에 염증이 있는 것을 발견함으로써 나온 가설입니다. 머리 크기가 큰 원인과 ASD와의 관계에 대한 연구가 현재 활발히 이루어지고 있으며, 이에 대한 답은 추후 찾게 될 것입니다. 

소뇌의 차이

연구들은 ASD에서 소뇌의 피질에 있는 푸르키네 세포의 수가 적음을 일관적으로 보고합니다. ASD를 가진 사람들은 정상 발달인보다 35~50% 적은 푸르키네 세포를 가집니다. 부검 연구 결과 이는 세포 생산에서의 문제이며 태아기 뇌 발달 떄 일어나는 것으로 간주됩니다. 푸르키네 뉴런은 다른 뉴런의 자극을 억제합니다. 푸르키네 뉴런은 전두엽까지 연결되는 매우 긴 축색돌기를 가지고 있습니다. 소뇌 뉴런은 모든 뇌엽(전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽)의 피질에 넓게 퍼져서 연결되어 있습니다. 이 뇌엽들은 변연계의 일부 부분인 시상을 통해 연결되어 있습니다. 이는 ASD의 뇌 연결성에 다른 뇌의 비정상인 구조가 영향을 미치 수 있음을 의미합니다. 비정상적인 소뇌 활동을 가진 사람들에 대한 연구를 통해 비정상적인 소뇌가 주의, 감정, 지각과 운동 기능에 영향을 미치는 것을 확인하였습니다. 이와 같이 푸르키네 세포 감소에 의한 비정상적인 활동은 ASD 증상을 나타나게 하는 많은 신경경로에 영향을 미칩니다.

사회적 뇌 네트워크의 차이

뇌 영상 연구는 ASD를 가진 사람들이 과제(예:얼굴을 보거나 감정과 관련한 단어를 듣기)를 수행하는 동안 뇌의 다른 영역이 활동하는 것을 발견했으며 이를 통해 사회성 뇌가 정상적으로 작동하지 않음을 확인하였습니다. 가장 흔히 나타나는 결과는 사회적 수행을하는 동안 사회성 뇌 영역의 활동이 감소하는 것입니다. 예를 들면 Dawson, Carven, Meltzoff, Panangiotides와 Mcpartland(2002)는 ASD를 가진 취학 전 아동이 얼굴이나 사회적 자극에 대해 정상적인 수준의 뇌 반응을 보이지 않는 것을 발견하였습니다. 이러한 뇌 반응은 6~7개월 즈음에 정상적으로 나타나는 것이기 때문에 이는 충격적인 결과였습니다. 이 연구를 통해 ASD가 생후 1년 안에 발달하는 사회적 뇌 구조의 발달에 영향을 미치는 것으로 추정하였습니다. 

또한 ASD아동의 경우 사회적 과제에 대해 사회적 뇌(예:편도체)의 일부가 다른 영역(예:방추상회)과 협응을 하지 못하는 것으로 밝혀졌습니다. 여러 뇌 영상 연구에서 ASD의 편도체 비정상 작동을 추정하였는데 편도체는 특정 자즉에 대해 보상 가치를 부여하는 ASD의 두드러지는 특성과 관련이 있었습니다. 연구들은 특히 발달 초기에 편도체는 커지지만 편도체에 있는 신경세포의 숫자와 크기는 감소하는 것을 보여 주었습니다. 이를 근거로 얼굴, 목소리, 제스처 그리고 다른 사회적 자극에 보상 가치를 부여하지 못하는 것이 ASD의 근본적인 결함이라고 주장하였습니다. 사회적 보상에 대한 민감도가 떨어지는 것은 왜 ASD 아동들이 다른 사람들을 잘 보지 않는지를 설명할 수 있습니다. ASD로 진단받은 아동들은 다른 사람들을 잘 보지 않음으로 인해 사회적 의사소통, 얼굴 표정 그리고 다른 넓은 범위의 의사소통을 위한 행동들을 배울 기회를 놓치게 된다는 것입니다. 이런 연구들은 ASD아동들이 사회적 상황에 적절하게 반응하지 못하는 이유를 이해할 수 있도록 도와줍니다.