인간의 뇌는 나이가 들면서 크기가 커지고 기능도 발달한다. 뇌의 크기는 신경세포의 증가로 이뤄지지만, 기능의 발달은 신경세포 사이의 연결망이 많아지면서 이뤄진다. 이 연결망(네트워크)은 축삭돌기(axon)와 수상돌기(dendrite)로 구성돼 있다. 네트워크의 발달은 축삭돌기의 수초화(myelination)와 가지치기 과정을 통해 이뤄진다.
수초화란 신경 신호를 빠르게 전달하기 위해 축삭돌기를 감싸는 피복이 생기는 것이고, 가지치기는 불필요한 신경 가지들을 제거하는 과정이다. 뇌는 대개 15세 즈음 최대 크기로 성장하지만, 기능은 아직 미숙한 단계다. 겉으로는 어른과 비슷하지만, 세포 수준에서는 아직 성숙하지 않았다. 또 신경세포끼리의 신호 전달이 원활하거나 빠르지 않다. 수초화와 가지치기가 아직 진행 중이기 때문이다. 신경세포 간의 연결이 미처 완성돼 있지 못해, 신경 신호를 주고받는 기능이 성인에 미치지 못하는 것이다.
컴퓨터 영상으로 청소년 뇌를 확인해보면 신경세포들로 구성된 회백질은 충분하나, 돌기들로 구성된 백질의 부분은 부족한 것으로 나타난다. 뇌의 전체 신경세포 수는 이미 성인이지만, 뇌의 연결망은 아직 미숙하다는 것을 알 수 있다.
인간의 뇌는 부위마다 정해진 기능을 담당한다. 특히 청소년 시기에 관심을 두어야 할 부위가 뇌의 앞부분인 전두엽이다. 전두엽 기능은 ‘인간성’을 나타내는 특징인 판단 수행 언어 감정 조절 등의 기능을 담당한다. 뇌의 다른 부위보다 축삭돌기의 발달이 가장 늦게 이루어진다. 그 때문에 전두엽과 뇌의 다른 부위와의 신호 전달이 원활하지 못하고, 전두엽 내부의 구조끼리도 연결이 원활하지 못하다. 전두엽은 24세가 돼서야 성숙한 성인 수준에 이른다고 보고되고 있다.
이런 전두엽의 미숙한 상태는 청소년의 생각과 행동방식이 ‘청소년기적’임을 나타낸다. 일단 뇌세포가 많으므로 활발하고 부지런하다. 정보를 많이 빨리 배우고 잘 기억할 수 있다. 다중작업(multi-tasking)이 가능하다. 신기함에 관심을 가지고 추구하며, 나쁜 것도 곧잘 배운다. 연결망이 미숙해 주의가 분산되기 쉽고, 주의력을 짧게 만들며 위험을 감수한다. 성(sex) 술 담배 등 성인 세계에 호기심을 가지고 시도한다. 그래서 흔히 청소년들은 충동적으로 자신을 위험한 상황에 부딪치게 만들고 다음에는 어떻게 할지 모르는 상태에 빠지는 수가 많다.
청소년들의 특징은 감정적 스트레스에 취약하고 감정적 흥분을 잘한다는 점이다. 최근 뇌 연구는 청소년기 뇌가 자극적이거나 사회 정서적 상황에 대한 반응이 매우 크게 나타난다는 것을 보여준다. 이 현상은 욕구를 담당하는 부위인 변연계에서 올라오는 욕구 체계를 조절하는 상부 전두엽의 통제 체계가 미숙하기 때문이다. 사춘기 청소년들의 감정에 변덕이 심한 이유다. 명랑하다가 금방 뚱해진다. 탄력성이 부족해 사소한 상처에 쉽게 절망하고, 스트레스를 잘 통제하지 못한다. 성인보다 더 빈번하게 우울증 같은 정신 건강 문제를 일으킨다.
또 청소년 뇌의 보상중추(reward center)는 도파민에 잘 반응한다. 강하게 반응하여 쉽게 흥분한다. 감정적 흥분과 격정에 곧잘 휩싸인다. 예를 들면 인기 가수에 쉽게 열광한다. 쾌락 자극에 노출되면 쉽게 중독성이 나타난다. 미숙하고 자극에 예민한 신경세포는 중독 경향이 있어 정상적 기능을 빼앗기기 쉽다. 따라서 청소년은 술 담배 마리화나 각성제 마약 등에 중독이 잘 일어난다. 인터넷이나 게임중독에도 쉽게 빠진다.
청소년들이 이해하기 어려운 행동을 보이는 이유는 상당 부분 아직 미숙한 뇌 때문이다. 학자들은 청소년 뇌의 특징으로 ‘기회와 취약성’을 제시하고 있다. 뇌와 정신은 아직 미숙해 행동 일탈을 자극하는 경우가 많지만, 성장과 학습의 기회와 함께 장래의 정신 장애를 예방할 좋은 기회도 많다는 것이다.
미국 펜실베이니아 의대 프랜시스 젠슨 교수는 청소년을 ‘준비되어 있으며 곧 분출될 페라리 자동차’로 비유한다. 청소년 뇌는 성인의 가능성을 가지고 있으나 아직 성숙하지 않았다는 것이다. 그는 “인간의 뇌가 수수께끼라면 청소년 뇌가 마지막 수수께끼일 것”이라고 말한다. 최근 많은 신경과학자는 청소년의 시기를 18세가 아니라, 20대 중반(24세)까지 봐야 한다는 견해를 제시하고 있다.
결론적으로 뇌가 충분히 발달하기 이전, 특히 전두엽이 성숙하기 전에 실시하는 급진적이고 선정적인 성교육은 청소년들에게 해가 된다. 성 윤리가 바탕이 된 나이에 맞는 성교육과 인격교육이 청년기 초기까지 계속돼야 한다는 것을 시사한다. 청소년들이 때에 맞는 교육을 통해 멋진 ‘명품’이 되도록 이끌어줘야 한다.
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