자폐인들의 경우 신경에서 뇌로 전달되는 감각 정보 신호가 비정상적으로 강하다. 2015년 3월 Brain지에 발표된 논문은 자폐인들이 빛, 소리, 촉각자극과 같은 감각 자극에 과도하게 예민한 이유를 설명하고 있다.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25765326/
하지만 자폐 연구 분야에서 뇌의 연결성connectivity 만큼 그 발견이 복잡한 발견도 없다. 뇌의 연결성이란 뇌의 다른 두 영역의 동일화synchronization 정도를 측정하는 것을 말하는데, 많은 연구들이 자폐인들의 경우 뇌의 다른 두 영역 사이의 연결이 매우 약하다고 주장했지만 두 영역 사이의 연결이 매우 강하다는 증거도 상당히 많이 확인되었기 때문이다. 최근 학계에서는 자폐인들의 뇌가 정상발달인들의 뇌보다 내재적으로 시끄럽고inherently noisy, 한 명의 자폐인의 뇌에서도 약한 연결과 강한 연결이 동시에 존재한다는 점에 대해서 공감대를 형성하고 있다.
특히 2015년 연구는 자폐인들의 경우 뇌의 두 영역이 가까운 경우와 멀리 떨어진 경우 모두 이런 비정상적 연결이 발생한다는 점을 확인했다. 흥미로운 점은 자폐인들의 뇌의 경우 말초신경에서 뇌로 신호를 전달하는 긴 범위의 feed-forward 연결이 비정상적으로 강하고, 반대 방향으로 전달되는 짧은 범위의 feedback 연결은 너무 약한 것으로 확인되었다.
주 저자인 하버드 의대의 Tal Kenet 교수는 자폐인의 뇌에서 비정상적으로 강하고 약한 연결이 발생하는 방식을 더 세밀하게 설명하게 되어 자폐인의 뇌 속 문제에 대해서 더욱 깊은 이해를 하게 되었다고 자평했다.
이렇게 최근 자폐 연구들은 자폐인과 정상발달인의 뇌가 어떤 방식으로 다르게 작동하는지에 많은 관심을 두고 있다. 차이를 정확하게 이해할 수 있다면 직접적인 해결 방식을 찾을 수 있을 거라는 전제 하에서 이런 연구가 계속되고 있다.
하지만 많은 학자들은 현재 자폐 뇌연구가 한계가 있음을 지적하고 있다. 예컨대, 지금까지 상당한 자폐 뇌 연구가 fMRI를 사용했는데, fMRI는 1-2초 간격의 느린 뇌 활동을 촬영한다는 단점을 가지고 있다. 인간의 뇌신경이 신호를 전달하는 속도를 고려했을 때 fMRI의 단위 촬영 속도는 매우 느리다고 볼 수 있다.
그래서 최신 연구들은 fMRI 보다는 MEG를 사용하는 경우가 더 많다. MEG는 뇌의 전기 활동에 의해서 발생되는 자기장을 측정해서 간접적으로 뇌파를 감지하는 방식인데 뇌의 변화를 수십 밀리초 단위로 빠르게 측정할 수 있다. 그래서 2015년 연구 역시 MEG를 사용해서 자폐인의 뇌 변화를 측정했고, 그 결과 유의미한 차이를 발견했다는 점에서 그 의미가 크다고 할 수 있다.
자폐 아동의 경우, 감각적인 문제를 갖고, 다른 사람의 대화에 잘 집중하지 못하고, 인지가 부족해 보이는 등 다양한 증상을 가지고 있는데, 2015년 연구는 이런 증상의 원인을 상당히 설명하고 있는 것으로 보인다. 긴 범위의 feed-forward 연결이 너무 강해서 뇌는 상당히 많은 정보를 처리해야 할 것이다. 그야말로 시끄러울 것이다. 반면 짧은 범위의 feedback 연결은 약하기 때문에 그 문제는 더욱 복잡해질 것이다.