청각에 미치는 유전자와 환경의 영향

쥐의 청각피질은 생후 약 2주 동안 쉬지 않고 발달하는데, 그 기간 이후에는 변화가 거의 없다.

 

신경과학자 마이클 머제니치(Michael Merzenich)는 생후 뇌 발달의 결정적 시기 동안에 환경의 소리를 바꾸면 청각피질의 해부학적 구조에 변화가 일어날지 어떨지를 보고 싶었다. 머제니치는 한 무리의 갓 태어난 쥐들이 단일한 주파수의 음만 듣도록 소리의 노츨을 제한하는 독창적인 실험을 설계했다.

 

2주 뒤, 피질 발달이 대부분 완성되었을 때, 그는 쥐의 청각피질 안에서의 주파수 반응 분포를 연구했다. 만일 유전자가 뇌 발달의 유일한 결정자라면, 청각피질의 국소해부학적 지도는 환경적으로 정상 범위의 소리에 노출된 쥐와 같을 것이다.

 

그러나 그렇게 되는 대신, 노출된 주파수에 반응하는 뉴런들이 쥐가 들어본 적이 없는 주파수에 반응하는 뉴런보다 더 풍부해서, 청각피질에서 훨씬 더 넓은 영역을 뒤덮었다. 전체 피질이 뇌 발달의 결정적 시기 동안 있었던 주위의 소리에 최대로 반응하도록 바뀌어 있었던 것이다.

 

머제니치는 우리의 뇌가 어린 시절에 노출되는 소리를 우선적으로 듣도록 해부학적으로 편향된다고 추론했다. 역으로, 이 뇌 발달의 결정적 시기 동안 덜 빈번하게 제시된 소리는 듣기가 더 어려울 것이다.

 

이 가설을 시험하기 위해, 그는 또 다른 무리의 갓 태어난 쥐들을 적당히 시끄러운 연속적 배경 소음(백색 소음)에 노출시켰다. 이 쥐들은 청각피질의 발달이 지연되었을 뿐만 아니라 소리를 인식하는 데에도 결함을 보였다. 배경 소음이 최적의 청각 발달을 방해했던 것이다.

 

머제니치의 연구에서 가장 흥미를 끄는 것은 그것이 뇌 발달에 있어서 맨 처음부터 유전자적 본성과 양육의 복잡한 상호작용이 존재함을 드러낸다는 점이다.