과학자들은 청소년 뇌가 뉴런의 특정 부위에서 조밀한 새로운 시냅스 클러스터를 적극적으로 구축한다는 사실을 발견했으며, 이는 청소년 뇌 발달이 주로 시냅스 가지치기에 의해 주도된다는 기존의 통념에 도전하는 것이다. 2026년 1월 16일에 발표된 큐슈대학교 과학자들의 연구에 따르면 이러한 시냅스 핫스팟은 십 대 시절에만 나타나며 계획, 추론, 의사 결정과 같은 고차원적인 인지 기능 형성에 중요한 역할을 할 수 있다고 한다. 이번 연구 결과는 이 과정의 혼란이 정신 분열증과 같은 질환의 발병에 기여할 수 있음을 시사한다.

이번 연구는 이전에 인식되지 못했던 이러한 시냅스 핫스팟을 식별하고 특성화하는 데 초점을 맞췄다. 연구진은 첨단 이미징 기술을 사용하여 청소년 피험자의 뇌에서 다른 뉴런으로부터 신호를 받는 구조인 수상돌기 가시의 조밀한 축적 형성을 관찰했다. 그 결과, 이러한 클러스터는 단순히 이전 시냅스 연결의 잔재가 아니라 청소년기에 새로 형성된 것임을 발견했다.

이번 프로젝트의 책임 연구원인 큐슈대학교의 이마이 타케시 박사는 "우리 연구는 청소년 뇌가 단순히 오래된 연결을 가지치기하는 것이 아니라 새롭고 강력한 신경 허브를 적극적으로 구축하고 있음을 시사합니다."라고 말했다. "이러한 허브는 고급 인지 능력 발달의 기본이 될 수 있습니다."

이번 발견은 뇌 발달과 정신 건강을 이해하는 데 중요한 의미를 갖는다. 수년 동안 청소년 뇌 발달의 일반적인 모델은 뇌가 더 효율적으로 작동하기 위해 약하거나 덜 사용되는 연결을 제거하는 과정인 시냅스 가지치기를 강조했다. 이번 새로운 연구는 가지치기와 새로운 시냅스 연결 생성이 모두 중요하다는 보다 미묘한 그림을 제시한다.

이러한 시냅스 핫스팟의 형성은 환경적 요인과 유전적 소인에 특히 취약할 수 있다. 이 과정이 중단되면 신경 회로의 불균형을 초래하여 정신 질환 발병에 기여할 수 있다. 예를 들어, 정신 분열증은 시냅스 기능의 이상과 관련이 있으며, 이번 새로운 연구는 청소년기의 혼란이 핵심 요인이 될 수 있음을 시사한다.

연구진은 현재 이러한 시냅스 핫스팟 형성을 조절하는 특정 분자 메커니즘을 조사하고 있다. 또한 스트레스 및 영양과 같은 환경적 요인이 이 과정에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 탐구하고 있다. 이러한 메커니즘을 이해하면 정신 질환을 예방하고 치료하기 위한 새로운 전략으로 이어질 수 있다.

이번 연구 결과는 교육과 양육에 대한 중요한 질문도 제기한다. 청소년 뇌가 새로운 신경 허브를 적극적으로 구축하고 있다면 자극적이고 지지적인 환경을 제공하는 것이 최적의 뇌 발달에 매우 중요할 수 있다. 이 과정을 지원하는 최선의 방법을 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.

연구팀의 다음 단계는 인공지능을 사용하여 실험에서 생성된 방대한 양의 데이터를 분석하는 것이다. AI 알고리즘은 인간의 관찰로는 놓칠 수 있는 패턴과 관계를 식별하는 데 도움이 되어 뇌 발달의 복잡성에 대한 새로운 통찰력으로 이어질 수 있다. 신경과학과 AI를 결합한 이러한 학제간 접근 방식은 청소년 뇌와 우리가 누구가 되는지에 대한 역할에 대한 이해를 가속화할 것을 약속한다.