한국뇌발달연구소 김일권 소장 · 한국특수요육원 강정아 원장

뇌발달 연구 30년, 뇌발달 장애 자폐증 원인 

아인슈타인의 뇌와 Kang's 프로그램으로 밝혀

인간이 가진 최대의 자산이자 희망인 뇌. 21세기는 뇌 과학 시대라고 말을 하지만, 뇌 과학은 너무 어렵다는 선입견이 앞선다. 내 삶에 있어서 나의 뇌는 얼마나 중요한가? 우리의 미래는 뇌와 관련이 있다. 누구나 가지고 있는 뇌. 그러나 그 가치를 알고 활용할 줄 아는 사람이 얼마나 될까? 뇌는 신비의 영역으로 오랜 세월동안 성역화 되어 있었다. 특히 뇌 질환 중에 자폐증 치료연구는 아직 두드러지게 나타나지 않고 있는 실정이다. 노벨사이언스 창간 1주년 맞이하여 자폐증은 왜 일어나고 있는가 근본적인 치료는 없는가에 대해 자폐증을 치료교육하는 한국뇌발달연구소 김일권 소장과 한국특수요육원 강정아 원장을 만나 보았다.

일천억 개의 신경세포가 연결망을 형성하고 있는 뇌

보건복지부는 몇 년 전부터 자폐스펙트럼장애나 발달장애를 공식적으로 뇌 발달 장애로 정의하고 있다. 인공지능 알파고와 이세돌의 바둑경기로 인해 뇌 과학에 대한 관심도가 갑자기 높아졌다. 그럼에도 불구하고 뇌에 대한 지식은 사람들이 잘 모른다. 건강한 자녀양육을 위해서는 뇌 과학을 알지 않으면 안 되는 시대가 된 것이다. 김소장 부부는 뇌 과학이 어렵지 않고 조금씩 알면 알수록 생활에 바로 도움이 된다고 한다. 그리고 뇌 발달에 대한 기초적인 몇 가지를 설명해 준다.

뇌는 어떤 기능은 가지고 있을까? 첫째 입력, 연합, 반응 세 가지다. 뇌에는 일천억 개의 뉴런(신경세포)가 있다. 이것들은 외부의 자극을 받아들여 인식하고 연합하여 반응한다. 그 반응이 발전하여 동작과 행동을 만들고 감정, 언어 그리고 온갖 창의적인 기술이 만들어 진다. 좋은 것이 입력되면 좋은 것과 연합되고 좋은 것을 만들어 낸다. 자극은 감각영역에서 일차에서 3차까지 단계적으로 발전한다. 이러한 감각이 다른 감각과 연합하면서 개념을 형성해 나간다.

대뇌피질은 크게 두 영역으로 나눈다. 중심에서 두통수 쪽이 감각영역, 그리고 앞쪽이 운동영역이다. 모든 감각은 뇌의 감각영역에서 이해되고 통합된 후 그 다음 운동영역으로 전달되어 반응 행동을 하게 된다.이 반응도 단계적으로 발전하여 표현이 되고, 그 표현이 발전하여 동작이 되고 행동이 되며 기술이 되고 언어가 된다. 언어는 단어와 문장을 거쳐 이야기가 되어 경험을 체계적으로 기억할 수 있게 한다.

뇌의 기능을 이해하기 쉽게 정리해 주는 김일권 소장은 뇌를 연구한지가 무려 30년이 넘는다고 한다. 그 결과 이제는 대학의 석박사과정에서 강의를하고 여러대학에서 특강을 하고 있다. 특히 뇌 발달에 대한 많은 경험은 아이큐 150의 영재를 위한 뇌 발달 프로그램 개발도 하게 되었다고 한다.

경기도 안양시 동안구 인덕원 사거리에 자리 잡고 있는 한국특수요육원은 발달장애와 자폐스팩트럼 장애를 치료교육하는 곳이다. 탁자에 뇌 모형들이 많이 놓여 있다. 이런 모형들이 발달장애, 자폐아동과 무슨 관련이 있는지 물어 보았다. 강 원장은 “뇌를 모르면 자폐증에 대한 치료를 과학적으로 설명할 수가 없다”고 말하고 “발달장애나 자폐증의 원인은 뇌가 정상적으로 발달하지 못한 것이 원인이지요. 특히 뇌의 기능이 발달하지 못한 것이 저희는 원인으로 보고 있습니다.

여기 뇌 모형을 보면, 첫째는 뇌 중심에 작은 계란처럼 생긴 두 개의 시상이 있습니다. 신생아가 세상에 나와서 접촉하는 모든 감각이 이곳으로 모아집니다. 그리고 그것을 조금씩 인식하면서 적응을 해 나갑니다. 이러한 적응과정에서 뇌의 기능이 일깨워지고 발달합니다. 자폐증은 시상에서 감각을 잘 인식하지 못합니다. 감각을 잘 인식하지 못하면 반응 행동을 잘 만들지 못하고 그래서 반복 행동을 하게 됩니다.”라고 자폐증의 원인에 대해 설명한다.

또한 강 원장은 “행동은 일차적으로 시상 바로 옆에 붙어있는 기저핵에서 만들어 집니다. 그러나 자폐 아동들은 상호작용이 안 되기 때문에 상대적 행동을 만들지 못합니다. 그리고 관절이나 근육 그리고 인대에는 별 문제가 없으나 이것을 조절하는 신경의 발달이 안 되어 필요한 행동을 잘 만들지 못합니다. 그래서 몸을 흔들거나 왔다 같다하면서 산만하게 행동합니다.”라고 말하고 “양쪽 측두엽에 아몬드처럼 생긴 편도체가 있습니다. 이 편도체에서는 위험을 감지하는 곳입니다. 자폐아이들 중 대부분은 위험을 잘 감지하지 못합니다. 그래서 위험한 상황에서 피하든지 아니면 대응 행동을 해야 하는데 이런 동작이나 행동을 잘하지 못합니다. 그래서 사고를 많이 당합니다.”라고 설명한다.

자폐증에는 숲이 가장 좋아 브레인 우드라는 숲 조성

인간의 뇌는 도시 환경보다 자연을 좋아한다. 자연환경에서 적응하면서 뇌의 감각뉴런과 운동뉴런이 발달하도록 설정되어 있기 때문이다. 강원장은 “도시의 안전하고 단조로운 환경에서는 뇌의 띠이랑의 기능이 잘 발달하지 못하고 있습니다. 이곳에서는 이렇게 할까? 아니면 저렇게 할까? 비교하여 행동을 선택하는 기능입니다. 그런데 생각할 필요가 없는 환경에서는 이 기능이 잘 발달하지 않습니다. 그래서 사회성 발달도 잘 안 되지요.”라면서 자폐아들은 사람을 보아도 얼굴을 잘 보지도 않고 피한다고 말한다.

자폐증에는 숲이 가장 좋다고 말하는 강 원장은 사무실에서 차로 5분 거리 떨어져 있는 브레인 우드라는 숲으로 안내한다 한국특수요육원부설 브레인우드로 들어가는 길이 꽃길로 너무 아름답다. 숲속에는 편백나무가 숲을 이루고 있어 건강한 사람의 뇌도 좋아지는 느낌이 든다. 뇌 관련 조형물이 많이 놓여있다. 강 원장은 남편이 만든 것이라고 말했다. 한국특수요육원 기업부설연구소(과학기술정보통신부 승인) 김일권 소장(Ph.D)은 “뇌 관련 조형물은 아직 생소하지요. 저는 조장희 박사님 덕분에 뇌 구조물을 만들게 되었습니다.”라고 설명한다.

조장희 박사는 뇌의 내부 영상촬영기 7테슬라를 직접 만드신 분이시고 뇌의 구조와 해부도를 전 세계에서 가장 자세히 볼 수 있는 MRI 기술이 최고인 뇌 과학자이다. 그리고 우리나라 노벨상 수상후보로 항상 첫 번째로 거론 되는 분이시며 현재까지 조장희 박사는 요육원의 고문이시다. 김 소장은 자신이 만든 뇌의 중심부에 있는 변연계에 대해서 설명을 해 준다. “변연계는 뇌중심부에서 감각과 운동, 감정과 기억 등을 처리하는 곳입니다. 뇌량 위쪽에 띠이랑이 있습니다. 그리고 양쪽 측두엽 내부에 해마와 편도체가 각 각 두 개씩 있습니다.”라고 뇌 관련 조형물에 대해 설명한다.

스마트 폰 등에 많이 노출되면 뇌 발달 저해

자폐아동을 직접치료하게 된 동기에 대해 강 원장은 “처음에는 뇌성마비 딸아이를 키우면서 시작되었지요. 병원의사들이 뇌성마비는 의학적 치료방법이 없다고 잘라서 말을 하더군요. 그 말을 들을 때 저의 심정은 하늘이 무너져 내리는 것 같았어요. 하지만 저는 제가 할 수 있는 방법을 다 찾아보겠다고 다짐을 했어요. 그래서 시냇가로 데리고 가서 물에서 많이 놀도록 했습니다. 물의 접촉은 신체를 안정시켜 줍니다. 그리고 물에서 걷게 하면 관절과 근육 등에 힘이 생겨 대 근육을 발달시키는 효과가 있었습니다. 이런 과정에 자폐아 부모들을 만나게 되

었습니다. 함께 모여 다니면서 치료에 도움이 되는 길을 찾아다니게 된 것입니다.”이라고 말한다.

김소장은 또 결국 뇌와 관련이 있는 곳은 어디든 찾아다니면서 공부를 하게 되었다. 서울대자연과학 대학 sparc과정 카이스트 바이오과정을 비롯해 연세대, 명지대, 한양대학교 의과대학, 아주대 임상대학원 등 끊임없이 배우고 연구를 했다. 그는 특히 세계적인 뇌 과학자 조 박사님을 고문으로 모시면서 뇌 연구에 더 한층 몰두할 수 있었다고 한다. 조 박사님 덕분에 뇌 과학에 대해서 자신감과 자부심을 갖게 되었다고 한다. 그래서 그는 뇌 모형이나 구조 만드는 것은 이제 취미처럼 즐긴다.

“그동안 대부분의 사람들은 자폐증을 유전이라고 단정하더군요. 그러나 처음부터 그렇게 된 것은 아닙니다. 1990년대에는 자폐증의 원인이 유전적 원인, 기질적 원인, 환경적 원인 등 여러 가지로 다루었지만 언제부터인지 우리나라에서는 안타깝게도 100% 유전이다, 라고 단정을 하더

군요. 저희는 환경의 원인을 50%-70%까지 봅니다. 나머지 30%-50% 중에는 유전적이라는 생각을 해봅니다.”

“뇌의 발달을 방해하거나 뇌의 기능을 손상시키는 환경, 이것이 문제입니다. 뇌 발달을 방해하는 환경은 주로 돌 전후 TV나 스마트 폰에 많이 노출되는 것이 가장 큰 문제입니다. 그것은 상호작용을 할 수 없기에 뇌 발달을 저해하는 것이지요. 뇌의 기능을 손상시키는 환경은 TV나 스마트 폰을 보는 것을 포함해서 과잉보호나 부모가 상호작용을 해주지 않는 것도 문제가 됩니다. 신경계가 자율적으로 자신의 행동을 처리하는 경험을 발달시키지 못하도록 하는 것이 문제입니다.”라며 강원장은 환경이 자폐를 유발하는 원인으로 말한다.

편도체 자극 통해 자폐를 치료교육하는 프로그램

자폐증 아이에게 치료적 환경은 어떤것일까? 강 원장은 “아이들이 평지에 습관화 되면 평지에서는 주의력이 발생하지 않아요. 그래서 뇌가 주의를 기울이지 않고 더 이상 에너지를 쓰지 않지요. 그런데 말위에 타면 상황은 달라져요. 습관적으로 걸어 다니던 상태에서 익숙했던 뇌는 정신을 차립니다. 중력에 적응하기 위해, 떨어지지 않으려고 새로운 에너지를 동원해서 전정감각과 운동감각을 발달시켜야 하지요. 그래서 새로

운 근육을 쓰고 자세와 균형을 새로 잡기위해 몸 전체의 신경이 일깨워 지는 것입니다. 말이 움직이고 달릴 때는 뇌의 기능은 더 한층 상승 됩니다. 이 순간 언어가 터져 나오기도 하지요. 놀라운 일들이 발생하는 것이지요.”라고 말한다.

자폐아 치료사례에 대해 강 원장은 “저희는 놀랍게도 치료성공 사례가 많습니다. 주로 20-40개월 사이에 오는 아이들이 치료교육적 효과가 높아요. 지난 30년 동안 에 어떤 아이는 대학 입하고 인사하러 오기도 하고 군대 제데하고 오기도 하지요. 그래서 지금까지 이 요육원이 잘 운영 되고 있습니다.

서울대 강봉균 교수님께서 2011년 12월24일 2012년6월14일 단백질과 생크2 유전자의 결손이 자폐증을 유발하는 것으로 논문을 네이처지를 통해 밝혔습니다. 그리고 2018년 4월27일 세계최고의 국제학술지 사이언스지에 기억의 저장소를 찾는데 성공한 논문을 발표했습니다. 뇌 인지과학에서 세계 정상이죠. 김소장이 쓴 ”시냅스의 가소성과 자폐증 치료연구“ 논문의 지도교수가 강교수이십니다. 그래서 서울대에서 우수상을 받기도 했지요.

강 교수님의 논문에도 기억을 형성하는데 편도체의‘공포반응’이 나옵니다. 편도체의 발달이 주의력을 발달시킵니다. 위험을 경험하자 못하면 편도체가 발달을 못하지요.”라며 특히 편도체 자극을 통해 자폐를 치료교육하는 저희의 프로그램도 멀지 않아 과학적으로 증명되리라고 본다고 말한다.

아인슈타인의 뇌, 그 비밀과 Kang's 프로그램

뇌 발달 장애의 예방과 치료에 대한 연구에 대해 강 원장은 “저희가 사용하는 방법은 미국 프린스턴 대학교 세바스챤 승교수의 커넥톰 이론에 근거하고 있습니다. 승교수의 4R 이론은 대뇌의 신경망은 자극이 적당하게 지속되면 (Reweight) 신경망이 새롭게 활성화 돼서 재연결(Reconnection)이 되고, 그 다음 재배선(Rewiring)이 이루어지면 신경세포의 기능이 재생성(Regeneration)이 된다는 것입니다.”라고 설명한다.

강 원장이 개발한 kang's 프로그램이 있다. 이 프로그램은 일종의 마사지 프로그램과 비슷하다. 이 프로그램은 두정엽의 체성감각을 일깨우는 프로그램이다. 일반아동들에게 실시하면 아인슈타인처럼 지능이 좋아진다. 아인슈타인의 뇌를 연구한 것을 보면 일반인의 뇌에 비해 두정엽의 체성감각영역이 크게 발달한 것이 확인되었다. 그래서 그를 두정엽 천재라고 말하기도 한다.IQ150을 만들려면 이 프로그램을 사용하면 도움이 될 것이다.

남편인 김일권 한국뇌발달연구소장(우)과 자폐증 치유에 관련 많은 이야기를 나누고 있다. 사진은 김일권 소장이 만든 인간 뇌의 모형도

자폐아에게 1회 실시시간은 1분 미만이다. 시간이 짧지만 신체의 전반적인 흐름을 따라 체성감각을 각성 시키고 편도체를 발달시키는 기초적인 프로그램이다. 첫 번째는 배와 가슴, 장을 마사지하고 다음 손가락을 비벼주고 압박 한다 그리고 양 볼과 눈언저리, 눈동자를 눌러주는 등 신체의 10가지 부위를 터치하는 것이다. 평균 40초에서 1분미만의 시간 동안에 신경망을 자극하여 일깨우는 것이다.

“이 프로그램은 뇌의 생존의식을 일깨워서 자아의식 일깨우는 효과가 탁월합니다. 뇌 발달은 결국, 상호작용에 근거하고 있고. 상호작용을 어렵게 만드는 TV 시청 스마트 폰 같은 것은 그래서 좋지 않다고 말한다. 그리고 뇌기능의 순서가 중요하다. 뇌는 각 기능마다 관련된 메커니즘이 만들어져 있다. 따라서 순서에 의하지 않으면 열 받는다. 스트레스가 발생하는 것이다. 이렇게 순서를 깨뜨리는 열 받는 상황이 지속되면 신경계 질환이 발생하게 된다. 무엇보다 생의 초기에 충분한 신체적 접촉을 통해 자아의식이 강화돼야한다. 평생을 살아가는 힘의 근원이 여기서 형성되기 때문이다. 우리가 뇌 과학을 이해하고 생활에 적용한다면 보다 건강하고 행복한 삶을 만들어 갈 수 있을 것이라 생각된다. N

자폐증에는 숲이 가장 좋다고 말하는 강 원장은 사무실에서 차로 5분 거리 떨어져 있는 브레인 우드로 들어 가는 숲길을 걷고 있다.