'질풍노도' 사춘기, 성장 중인 뇌가 겪는 변화

사회신경과학으로 보는 청소년 발달 

얼핏, 말썽으로 취급되는 청소년기 행동의 밑바탕엔 좀 더 근본적인 이유가 놓여 있다. 인지를 담당하는 뇌 영역과 감정을 담당하는 뇌 영역 간 발달의 불균형, 그리고 보상을 담당하는 영역의 발달이 그것이다. 이 모두가 어른으로 자라나는 과정에서 자연스럽게 일어나는 현상이다. 근본적 이유를 정확히 파악하지 못한 채 그저 밖으로 드러나는 행동만을 꾸짖고 야단치는 건 부모님에게나 자녀에게나 전혀 도움이 되지 않는다. 문제에 접근하는 방식을 달리할 순 없을까?

≫ 한겨레 자료그림(김영훈)

지금에야 아는 이가 얼마나 있을까만은, 한 시대를 풍미했던 작품으로 <이유 없는 반항>이라는 영화가 있었다. 1950년대 미국 청소년의 모습을 그린 역작으로, 열일곱 살의 짐 스타크 역을 맡았던 제임스 딘은 이 영화 한 편으로 청춘을 상징하는 불멸의 아이콘이 되었다. 그 유명한 ‘치킨 런’(자동차를 타고 절벽으로 질주하여 먼저 멈추는 쪽이 지는 내기)도 여기서 나왔다. 

영화 제목에서 느낄 수 있듯이 ‘사춘기’ 하면 바로 떠오르는 이미지는 ‘질풍노도의 시기’다. 교복은 줄이고, 머리는 물들이고, (부모님이 보기엔) 영 불량한 친구들과 제멋대로 어울려 다닌다. 한 마디 할라치면 대들며 방문을 꽝 닫아 버린다. '별 이유도 없이 반항하는' 아들딸의 모습에 부모님은 미칠 노릇이다. 멀쩡하던 우리 애가 왜 이렇게 달라졌을까. 대체, 무슨 이유로? 학교가 문제인가, 아니면 친구들이 문제인가.

달라진 호르몬, 신체변화 자각

문제의 근본 원인은 호르몬 변화에 있다. 어느 선까지 발달이 이루어지면 신체 내부에서 특정한 호르몬이 분비되고, 그 호르몬이 작동하기 시작하면서 비로소 신체적인 ‘사춘기’로 접어드는 것이다. 그래서 사춘기를 맞는 정확한 시기는 개개인이 다 다르다. 이르면 초등학교 졸업하기 전에도 시작되지만, 중학교 2학년 마칠 무렵에야 비로소 시작되기도 한다. 여자에 비해 남자가 다소 늦은 편이지만, 거의 대부분 만 12세와 15세 사이에 첫 변화를 겪게 된다. 

사춘기를 지배하는 호르몬이라 할 만한 것이 테스토스테론(testosterone)이다. 테스토스테론은 남녀 청소년 모두에게서 분비되지만 특히 남자 청소년의 2차 성징에 큰 영향을 끼친다. 성인과 비교했을 때 한창 발달 중인 남자 청소년의 체내 테스토스테론 수치가 무려 45배나 높다. 그 다음으로는 에스트라디올(estradiol)이 있다 (Shirtscliff et al., 2009). 에스트라디올은 에스트로겐(estrogen)이라는 이름으로 더 잘 알려져 있는데, 특히 여자 청소년의 2차 성징에 중요한 역할을 담당한다.

호르몬 변화 못지 않게 스스로 자각하는 신체적 변화도 중요하다. 가령 아빠와 함께 야구를 하러 나가서 뛰고 달리며 즐거운 시간을 보내던 여자 아이가, 가슴이 커지고 몸매가 여성스러워지면서 예전처럼 야구를 할 수 없게 되었다면 그건 분명 큰일이 아닐 수 없다. 즉 사춘기를 판단하기 위해서는 객관적으로 측정 가능한 호르몬 수치뿐 아니라 심리적으로 느끼는 신체적 변화도 역시 알아야 한다. 이와 관련한 최초의 검사가 1962년 처음 만들어진 태너 스테이지(Tanner Stages, 신체 발달을 나타낸 다섯 단계의 그림을 보여주고 자신의 몸과 가장 비슷한 몸을 고르게 하는 검사)다. 이밖에 보완과 개정을 거듭하여 만들어진 피디에스(PDS: Pubertal Developmental Scale)나 피비아이피(PBIP: Picture-Based Interview about Puberty) 등 검사법이 있다. 일반적으로는 이 두 가지, 즉 체내 호르몬 측정과 신체 변화 검사를 함께 사용하여 사춘기를 판단하게 된다.

사춘기 뇌 발달의 특징

그렇다면 사춘기를 맞은 청소년의 뇌는 어떤 변화를 겪게 될까? 테스토스테론이 늘어나면서 남자 청소년의 회백질(grey matter, 고등한 수준의 행동 및 사고를 주로 담당하는 대뇌피질을 구성하는 주요 물질)도 함께 늘어난다. 한편 여자 청소년의 경우는 에스트로겐이 늘어나면서 대뇌 변연계(limbic system, 감정 및 그와 관련된 행동을 주관하는 ‘뜨거운’ 뇌 부위)의 회백질도 역시 늘어난다. 특히 즉각적이고 강렬한 감정을 처리하는 편도체(Amygdala)의 발달이 두드러진다. 뇌의 뉴런들도 신체적인 ‘봄’을 맞이하여 꽃처럼 활짝 피어나는 것이다. 사춘기 호르몬이 촉진하는 뉴런의 발달은 이후 어른다운 수준의 정신적 활동을 가능케 하는 데 필수적인 역할을 한다 (Blakemore et al., 2010).

≫ 청소년기와 뇌 발달의 상관관계를 나타낸 그림. 전전두엽 부위 (Prefrontal cortex)가 상대적으로 완만하게 발달하는 반면, 피질하 부위(Subcortical cortex)의 발달은 급속도로 이루어짐을 알 수 있다. 회색으로 표시된 두 발달 과정 사이의 갭이 위험행동을 유발하는 요인이 된다. (Somerville et al., 2010)그러나 모든 뇌 부위가 한번에 발달하지는 않는다. 옆 그림을 보면, ‘뜨거운’ 뇌 부위를 포함하는 피질하 부위(subcortical regions)가 훨씬 빠르게 발달하는 반면, ‘뜨거운’ 뇌 부위에서 일어나는 감정적 반응을 조절하는 등 인지적 사고를 담당하는 ‘차가운’ 뇌 부위인 전전두엽 부위(Prefrontal regions)는 상대적으로 천천히 발달한다 (Sommerville, 2010). 이런 뇌 발달의 불균형이야말로 청소년기의 여러 행동에 영향을 끼치는 중요한 요인이다.

사춘기 초반부터 발달하는 영역으로서 일차시각 영역이 있다. 시각 자극에 민감해지면서 자연스레 자신과 타인의 외모에도 이전보다 훨씬 더 신경을 쓰게 된다. 어른들이 보기엔 영 서투른 화장이며 어설프게 줄여 입은 교복은 이런 발달 과정에서 자연스럽게 나타나는 결과물일 수 있는 것이다. 

얼굴의 형태와 표정을 지각하는 방추얼굴영역(FFA, Fusiform Face Area)도 발달하여 다른 사람의 기분을 이전보다 더 예민하게 느낄 수 있게 된다. 오레곤대학 무어 연구팀은 열 살 난 어린이들을 대상으로 분노, 기쁨, 슬픔 등의 얼굴 표정을 보여 주고 뇌 반응을 측정하고서, 3년 뒤에 같은 어린이들을 대상으로 동일한 실험을 반복하였다. 이때 청소년기에 접어든 어린이의 편도체와 시상(Thalamus, 다양한 감각 정보를 한데 모아 처리하는 중개기관 역할을 한다) 및 전반적인 시각 영역이 이전에 비해 더 큰 폭으로 활성화했다 (Moore et al., 2012). 즉 같은 세기의 감정 표현이더라도 어린이에 비해 청소년에게 더 극적인 영향을 미치게 된다. 

편도체처럼 감정을 담당하는 뇌 영역도 사춘기의 시작과 더불어 급속도로 발달한다. 주로 슬픔이나 불안감, 낮은 자기자존감 등 부정적 감정의 영향력이 커진다. 문자 그대로 ‘질풍노도’의 시기에 접어드는 것이다. 미국의 청소년위험행동조사(YRBS: Youth Risk Behavior Surveillance, 청소년의 일탈 행동에 관한 설문으로, 전미 초중등학교를 대상으로 매년 시행된다)의 보고에 따르면 거의 4분의 1에 달하는 미국 청소년이 1년에 평균적으로 2주 이상, 일상적인 생활을 방해할 정도의 우울감에 휩싸인다고 한다 (Eaton et al., 2008). 부정적 감정을 느끼는 것만큼이나 그 반응도 격렬하다. 부모님이 무심코 던진 한 마디에 청소년기 자녀가 벌컥 화를 내거나 울음을 터뜨리는 일은 심심찮게 볼 수 있는 풍경이다.

보상에 적극 반응, 충만한 감정

이 시기에 특히 주목해야 할 뇌 영역이 있다. 바로 보상 관련 연결망(Reward-Related Process Network)다. 이 연결망에서 특히 중추적 역할을 하는 부위로 측좌핵(NAcc, Nucleus Accumbens)이 있다. 이 영역은 생각할 수 있는 거의 모든 종류의 보상(돈, 맛있는 음식, 칭찬 등등)에 반응한다. 

이 영역의 반응이 나이에 따라 어떻게 달라지는지 알아보기 위해, 코넬대학 의대 갤반 연구팀은 어린이와 청소년, 어른, 이렇게 세 그룹을 대상으로 보상 관련 실험을 실시했다. 자기공명장치(fMRI) 안에 누운 피험자의 눈앞에 세 가지 다른 포즈의 해적선장 그림이 화면 왼편 혹은 오른편에 나타났다가 사라지고, 연이어 두 개의 보물상자가 등장했다. 해적선장 그림이 나타났던 쪽의 보물상자를 고르는 게 과제였다. 피험자들은 알지 못했으나, 해적선장의 세 가지 포즈는 보상의 양과 관련되어 있었다. 망원경을 들고 있는 해적선장이 나타날 때 답을 맞추면 가장 큰 보상을 얻을 수 있었다. 보상을 얻은 직후의 뇌 반응을 영상으로 확인해 보니, 청소년의 측좌핵이 다른 두 그룹에 비해 눈에 띄게 활성화했다. 게다가 포즈의 숨은 의미에 대해 알지 못했는데도, 큰 보상을 주는 포즈를 옳게 선택했을 때 가장 큰 폭의 측좌핵 활성화를 보여주었다 (Galvan et al., 2006). 즉 보상의 효과는 청소년 그룹에게 가장 크게 나타났다. 주어지는 보상이 클수록 효과도 커졌다.

만일 보상이 ‘사회적’인 성격을 띤다면? 감정적으로 충만한 시기이니만큼 그 파급력은 엄청나다. 학창 시절 선생님이 건넨 칭찬 한 마디가 인생을 바꿔놓았다는 미담은 어디선가 한번쯤 들어본 얘기다. 그런가 하면 꾸지람을 참지 못하고 아파트에서 몸을 던져 자살하는 슬픈 사건도 때때로 일어난다. 오레곤대학 파이퍼 연구팀에 따르면, 열 살에서 열세 살로 넘어가면서 복측기저핵(Ventrial striatum, 측좌핵과 더불어 보상에 반응하는 주요 뇌 부위)이 슬프거나 기쁜 표정에 반응하는 폭이 크게 늘어났다. 특히 슬픈 표정에 대한 반응은 감정을 담당하는 편도체 못지 않게 컸다 (Pfeifer, 2011). 즉 어린이 시절에 비하여 감정적 및 사회적 보상이 대단히 중요한 이슈로 떠오르며, 이는 이후 20대 초중반까지 지속되는 사회화 과정에 핵심적인 역할을 한다. 

또래집단 평판에 매우 예민

이러한 ‘사회적’ 보상의 대표격은 역시 또래집단 내의 평판이다. 또래가 지켜본다는 사실 하나로 무슨 일이건 가능한 시기가 청소년기다. 옆에서 함께 차를 몰 친구가 없었다면 열일곱 살의 짐 스타크가 절벽으로 질주할 리 만무했을 것이다. 여기, 또래집단이 위험행동(Risk-Taking Behavior)에 끼치는 영향을 잘 보여주는 자기공명영상 실험이 하나 있다 (Chein et al., 2010).

사춘기의 청소년과 대학 초년생, 어른 세 그룹에게 자동차 게임을 하게 하였다(아래 그림 참조). 골인 지점에 빨리 들어올수록 보상도 커졌다. 직선 주로를 달리는 와중에 노란불 신호등이 등장하는데, 여기에서 멈추면 3초가 늦어졌다. 신호등을 무시하고 지나칠 수도 있는데, 이때 성공하면 3초의 시간을 벌지만 실패하여 앞 차와 충돌하면 도리어 6초가 늦어지는 결과를 가져왔다. 게임은 두 번 반복되었는데, 한 번은 혼자서, 다른 한 번은 또래가 지켜보는 가운데 실행되었다. 또래는 실험 중간중간에 인터콤을 통해 피험자와 대화를 나눌 수 있었다. 또래가 지켜보는 조건 아래 청소년이 신호등을 무시하고 지나치는 경우가 무려 20퍼센트 가까이 늘어났으며, 자연히 충돌하는 횟수도 평균 3.5회에서 5.5회로 크게 늘어났다. 보상을 담당하는 복측기저핵의 반응도 그룹의 나이에 따라 차이가 두드러졌다. 

≫ 실험에 사용된 자동차 게임의 디자인. 6분 동안 직선주로를 달리며 최대 8초 간격으로 총 20개의 신호등을 만나게 되는데, 여기서 정지할지 무시하고 지나칠지를 선택하게 된다. 정지하면 3초가 늦어지며, 그냥 지나치면 3초를 벌 수 있으나 일정확률로 충돌이 일어나 6초가 늦어지게 된다. (Chein et al., 2010) 

이런 실험결과를 보며, 혹자는 청소년들이 아직 어린 탓에 제대로 판단할 능력이 없다고 생각할지 모른다. 그러나 정말일까? 기초적인 인지 발달은 이미 11세에서 12세를 넘어가며 완성된다는 점을 감안하면, 청소년이 제대로 사리판단을 못할 리 없다. 다만 뇌의 발달이 다 끝나지 않은 탓에, ‘차가운’ 인지 기능을 바탕으로 내린 판단이 ‘뜨거운’ 감정 영역의 즉각적인 반응에 밀려 충분한 영향력을 미치지 못할 뿐이다. 위 실험에서, 지켜보는 또래집단이 없는 경우 청소년이 신호등을 그냥 지나치는 빈도는 도리어 대학 초년생보다 낮았으며, 오히려 어른과 거의 비슷했다. 즉, 청소년이 무모한 행동을 선택했던 이유는 훨씬 중요하게 여겨지는 감정적 및 사회적 보상이 걸려 있었기 때문이었다. 

사회화 과정을 막 시작할 무렵에 만나는 친구들의 존재는 사회적으로나 감정적으로 대단히 큰 의미다. 이 글을 읽는 어른이라면 가슴에 손을 얹고 생각해 보자. 아무리 나이를 먹고 자식을 두어도 중고등학교 때 만난 친구들을 보면 어제 본 듯 반갑지 않던가. 그럴 수 있는 건 지금까지도 미소를 머금게 되는, 학창 시절의 좋았던 추억 때문이 아니던가. 그 시기를 몸소 사는 순간이 청소년기다. 함께 울고 웃는 또래의 존재는 그 자체로 가장 훌륭한 보상이다. 그런 보상에 올바로 반응하는 법을 직접 겪어가며 배우지 못한다면, 이후 어른으로 성장하며 계속되는 사회화 과정도 올바르게 이루어지기 어려울 것이다.

가족유대감 클수록 위험행동 줄어

얼핏, 말썽으로 취급되는 청소년기 행동의 밑바탕엔 보다 근본적인 이유가 놓여 있다. 인지를 담당하는 뇌 영역과 감정을 담당하는 뇌 영역 간 발달의 불균형, 그리고 보상을 담당하는 영역의 발달이 그것이다. 이 모두가 어른으로 자라나는 과정에서 자연스럽게 일어나는 현상이다. 근본적 이유를 정확히 파악하지 못한 채 그저 밖으로 드러나는 행동만을 꾸짖고 야단치는 건 부모님에게나 자녀에게나 전혀 도움이 되지 않는다.

물론 일탈 행동을 칭찬할 수는 없다. 문제는 어디까지나 문제다. 다만 문제에 접근하는 방식을 달리할 순 없을까? 학원이며 과외를 몇 개씩 등록해, 다른 생각을 할 시간을 주지 않거나 게임방의 전원을 내리는 것과 같은 일방적이고 폭력적인 방식 외에 다른 방법은 없을까? 

여기, 희망을 주는 몇몇 과학적 사례를 들어본다. 한국 못지 않게 가족의 가치를 중시하는 환경에서 자라는 라틴아메리카 청소년의 경우, 가족에 대한 유대감이 클수록 위험행동의 빈도는 낮아졌다 (Telzer, 2013). 가족이 제공하는 감정적 및 사회적인 보상이 긍정적 역할을 하여 위험행동 대신에 보다 사회친화적인 행동(prosocial behavior)을 이끌어낸 것이다. 방향만 맞다면, 사회적 보상에 반응하는 청소년 특유의 경향은 대단히 긍정적인 잠재력이 되곤 한다. 또한 자기공명영상 장치 안에서 복잡한 경제 문제를 풀게 했을 때 전문가의 말을 가장 많이 귀담아 들은 것도 어린이나 어른이 아닌 청소년 집단이었다 (Englmann et al. 2012). 즉 정당한 ‘권위’가 작용할 때, 그리고 그 ’권위’가 올바른 결과를 가져올 때, 청소년은 기꺼이 그러한 ‘권위’를 선택하였다. 

청소년이 사춘기를 무사히 거쳐 좋은 어른으로 자랄 수 있도록 돕는 가이드가 필요한 건 사실이다. 그러나 어떤 방식으로 가이드를 할지는 중요한 문제다. 무작정 억누르는 것도, 무제한 방임하는 것도, 모두 좋은 답은 될 수 없다. 그런 답을 모색하는 한 방법으로서 발달사회신경과학의 최신 연구결과를 모아보았다. 이런 결과를 바탕으로 그간 공허하다고 여겨졌던 ‘이해’와 ‘소통’이라는 단어에 좀 더 구체적인 얼굴을 담을 수 있다면 좋을 것이다.◑

참고 문헌

Blakemore, S. J., Burnett, S., & Dahl, R. E. (2010). The role of puberty in the developing adolescent brain. Human brain mapping 31(6), 926-933.

Chein, J., Albert, D., O’Brien, L., Uckert, K., & Steinberg, L. (2011). Peers increase adolescent risk taking by enhancing activity in the brain’s reward circuitry. Developmental science 14(2), F1-F10.

Eaton, D. K., Kann, L., Kinchen, S., Shanklin, S., Ross, J., Hawkins, J., ... & Wechsler, H. (2008).Youth risk behavior surveillance--United States, 2007.Morbidity and mortality weekly report. Surveillance summaries (Washington, DC: 2002), 57(4), 1-131.

Engelmann, J. B., Moore, S., Capra, C. M., & Berns, G. S. (2012). Differential neurobiological effects of expert advice on risky choice in adolescents and adults. Social cognitive and affective neuroscience 7(5), 557-567.

Galvan, A., Hare, T. A., Parra, C. E., Penn, J., Voss, H., Glover, G., & Casey, B. J. (2006). Earlier development of the accumbens relative to orbitofrontal cortex might underlie risk-taking behavior in adolescents. The Journal of Neuroscience 26(25), 6885-6892.

Moore, W. E., Pfeifer, J. H., Masten, C. L., Mazziotta, J. C., Iacoboni, M., & Dapretto, M. (2012). Facing puberty: associations between pubertal development and neural responses to affective facial displays. Social cognitive and affective neuroscience 7(1), 35-43.

Pfeifer, J. H., Masten, C. L., Moore III, W. E., Oswald, T. M., Mazziotta, J. C., Iacoboni, M., & Dapretto, M. (2011). Entering adolescence: resistance to peer influence, risky behavior, and neural changes in emotion reactivity. Neuron 69(5), 1029-1036.

Shirtcliff, E. A., Dahl, R. E., & Pollak, S. D. (2009). Pubertal development: correspondence between hormonal and physical development. Child development 80(2), 327-337.

Somerville, L. H., Jones, R. M., & Casey, B. J. (2010). A time of change: Behavioral and neural correlates of adolescent sensitivity to appetitive and aversive environmental cues. Brain and cognition 72(1), 124-133.

김서경 미국 일리노이대학 박사과정

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