두뇌발달의 가장 큰 특징은 일단 많이 만들어 놓고 불필요한 것을 버리는 방식이다. 아이는 누구나 태어날 때 개개인의 고유한 두뇌를 조각하기에 충분한 뇌세포 덩어리를 공평하게 부여받는다. 두뇌발달에 중요한 뉴런이라고 불리는 뇌세포는 1,000억 개 정도 아이의 뇌에 존재하는데, 신체의 다른 부분을 구성하는 세포와 달리 죽거나 손상되었을 때 쉽게 재생되지 않기 때문에 생후 8개월에 가장 많고 그 이후로는 대체로 감소하는 것으로 알려져 있다. 뉴런을 연결해주는 시냅스도 뉴런 하나당 1,000~100,000개 정도 되는데 일단 36개월까지 필요한 시냅스의 150~200%까지 만든 다음 사용되지 않거나 효율성이 떨어지는 시냅스를 없애는 방식으로 신경망을 정교화 하고 형태를 가다듬는다.
이 과정에서 흥분이 전해지지 않는 시냅스는 결국 소실이 된다. 그래서 강아지의 한쪽 눈을 가리면 가린 눈으로부터의 정보를 전하는 시냅스의 대부분이 없어지고 만다. 마찬가지로 뉴런의 소멸도 활동에 의존하고 있어서, 활동하지 않는 뉴런은 마침내 죽고 만다. 이렇듯 아기의 두뇌는 처음부터 어떤 환경에 적응하기에도 모자람이 없을 만큼 많은 뉴런과 시냅스를 제공함으로써 아기가 잠재적인 능력을 최대한 발휘할 수 있게 한다.
그리고 시냅스는 외부의 자극으로 항시 새롭게 만들어질 수 있다. 특히 6세까지는 시냅스가 새로 만들어지고 없어지는 것이 왕성하다. 그래서 갓 태어난 아기들도 시각, 미각, 촉각, 청각, 후각을 즐겁게 해주는 것들을 거의 직관적으로 감지해낸다.
촉각의 발달
출생 시 촉각은 완전하지 않다. 생후 6개월이 될 때까지 감각신경의 수초화가 끝나지 않기 때문이다. 뇌로 연결되는 것은 출생 1개월 전에 시작해서 12개월까지 계속된다. 12개월이 되면 태어날 때보다 촉각정보의 전달 속도는 4배나 빨라진다. 6세에 이르면 속도는 다시 2배가 되어 성인과 비슷해진다. 생후 10주에 손으로 물건을 구별하는 것이 가능하며 6개월에 물건의 질감 차이를 느낄 수 있게 되지만, 아주 미묘한 차이를 구별하려면 18개월은 되어야 한다. 신생아는 여아가 남아에 비해 촉각 자극에 더 민감하다. 이 차이는 평생을 두고 유지된다. 아기들이 통증을 의식수준에서 기억하지는 못하지만, 고통스런 경험의 반복은 의식 아래 단계에 영구적으로 남게 된다. 따라서 신생아에게 극심한 고통은 바람직하지 않다. 그런 의미에서 마취를 하지 않고 이루어지는 포경수술은 바람직하지 않다. 통각처럼 온도감각은 수초화와는 관계가 없다. 성인도 온도감각은 둔한 편이다.
전정계의 발달
전정신경은 뇌 전체에서 가장 수초화가 빨리 진행되는 신경이다. 임신 3개월의 마지막 주가 되면 수초화가 시작된다. 또 임신 5개월이면 전정기관은 완전한 크기와 모양으로 자라나고, 눈과 척수로 가는 전정신경로의 수초화가 시작되면 전반적으로 기능이 매우 성숙해진다. 전정계의 형성이 이렇게 일찍 시작되기는 하지만, 전정신경로의 완전한 수초화는 사춘기가 되어야 끝난다. 그만큼 진행이 느리다. 전정계의 민감도는 신생아 때 가장 높아서 6개월에서 12개월 사이에 절정에 달한다. 이 시기의 아이들이 머리를 흔들거나 머리를 벽에 부딪는 것을 좋아하는 것은 이 전정기능의 발달과 연관이 높다. 그 후 민감도는 2세 6개월까지 급격히 떨어지고 사춘기가 될 때까지는 완만하게 감소한다.
후각의 발달
임신 11주에 후각상피세포의 외형적인 성숙은 끝나고, 수적으로 풍부해진다. 평생 동안 재생되는 뉴런은 후각상피세포 하나뿐이다. 임신 8주에 후각상피세포의 축삭은 뇌를 뚫고 들어가 후각 뉴런의 발달을 돕는다. 후각상피 정보의 출력을 담당하는 승모세포는 임신 10주에 처음 형성된다. 후각뉴런망의 성숙은 임신 중기가 되면 완료되지만, 기능적인 성숙은 임신 말까지 기다려야 한다. 후각신경로는 출생 전에 이미 수초화가 끝난다. 아기가 출생 후 엄마 젖을 쉽게 찾는 것은 이 후각의 발달과 관련이 있다.
미각의 발달
맛을 느낀다는 사실은 빨거나 삼키거나 침을 흘리거나 얼굴을 찌푸리거나 하는 아기들의 반응을 통해 알 수 있지만, 이 반응들은 대뇌를 사용하지 않고 그 이하의 반사회로만으로도 유발될 수 있기 때문이다. 이것은 미각 정보가 하부 뇌 수준에서 종합된다는 증거로서, 맛 정보의 일부분만 대뇌 겉질로 전달된다.
시각의 발달
시각 반사 반응을 조절하는 회로들은 수초화가 빨리 이루어진다. 대개 출생 2개월 전에 시작해서 출생 3개월 후면 완성된다. 아기들 눈의 움직임이나 깜박임, 동공의 확대나 움직이는 물체 추적을 하는 능력은 대뇌 겉질의 발달 없이 이루어진다. 시각적 경험은 의식적으로 시각을 인식하는 시각중추의 발달에 꼭 필요하다. 생후 2개월에 겉질아래 신경회로가 맡고 있던 역할은 점차 대뇌의 시각중추로 넘어온다. 대뇌 시각중추의 시냅스 수가 2개월에서 8개월 사이에 폭발적으로 증가함에 따라 새로운 시력이 발달하는데, 12개월에 성인과 거의 비슷해진다. 6개월에 눈을 조절하는 영역이 겉질아래에서 대뇌 겉질로 옮겨가기 때문에 아기의 눈 움직임도 자연스러워지고 초점도 맞출 수 있다.
청각의 발달
청각계의 발달은 수초화가 진행되는 속도에 달려 있다. 임신 24주가 되면 귀에서 뇌에 이르는 신경로가 수초화하기 시작해 출생할 때가 되면 거의 완전히 수초로 둘러싸이게 된다. 3개월이나 4개월쯤 대뇌가 소리의 방향을 잡는 데 적극적으로 관여하기 시작하면 소리의 방향도 알아낸다. 저음에 대한 신생아의 반응은 태어난 지 얼마 되지 않아 최고에 달하지만, 고음에 대한 반응은 1세가 되어야만 최고점에 달한다. 아기들이 고음을 내는 엄마의 목소리를 좋아하는 것은 이 때문이다. 신생아 때는 저음을 좋아하지만, 커가면서 점점 고음을 좋아하게 되어 12개월 전후에는 고음을 주로 좋아하므로, 아빠도 한두 옥타브 높은 고음으로 이야기하는 것이 좋다.
운동의 발달
운동신경계의 성숙은 아래에서 위로 진행한다. 척수 » 뇌줄기 » 대뇌 일차 운동영역 » 이마엽 고위 운동영역의 순서로 성숙이 진행된다. 대뇌 일차 운동영역의 수초화는 출생 시점 전후로 시작해서 2세가 될 때까지 계속된다. 이마엽 고위운동영역의 수초화는 매우 느리게 진행된다. 출생 직후에는 뇌줄기와 척수가 아기의 움직임을 지배한다. 하지만 12개월 이내에 대뇌 운동영역이 성숙됨에 따라 통제권은 점점 대뇌로 넘어오게 된다. 뇌줄기가 성숙되어야만 말초로 향하는 운동신경계도 성숙된다. 몸통과 목 근육들은 주로 뇌줄기의 지배를 받지만, 손과 팔 근육들은 주로 대뇌의 지배를 받는다. 손과 팔의 운동이 지능과 연관이 높은 것은 이 때문이다. (리즈 엘리엇Lise Eliot의 <우리 아이 머리에선 무슨 일이 일어나고 있을까? What"s Going On In There? >)
감성의 발달
6개월이 되어 고위 변연계가 자리를 잡아가면 아기들의 정서가 성숙된다. 아기의 사회적, 정서적 면은 6개월에서 12개월 사이에 부쩍 자라는데 이마엽이 활동을 시작한다. 안쪽 이마엽의 대사활동은 8개월에 처음 증가한다. 변연계의 신경로들에서 수초화가 시작되는 것도 바로 이 때다. 출생 첫 해의 후반기 6개월 동안 이마엽 부분의 성숙이 진행된다는 것은 정서적 정보가 하부 변연계를 떠나 의식 수준으로 진출하기 시작했다는 것을 뜻한다. 10개월 된 아기들은 성숙한 뇌파를 보인다. 이마엽이 발달하기 시작하는 10개월이면, 장차 좌우 어느 쪽 뇌가 아이들을 지배하게 될 것인지도 결정된다. 늘 쾌활해 보이고 친구들과 잘 노는 아이라면 좌뇌가, 홀로 떨어져 나와 친구들이 노는 것만 쳐다보는 아이라면 우뇌가, 더 활발하게 활동하는 것이다.
기억의 발달
뇌의 모든 부분이 기억을 저장하는 데 참여한다. 습관이나 조건화 반응 같은 무의식적으로 이루어지는 내재기억은 척수나 뇌줄기 등 성숙이 빠른 하부 뇌 영역에 저장되기 때문에 빨리 출현한다. 소뇌와 같은 구조들이 빠르게 성숙함에 따라 아기들의 내재內在기억 종류도 점차 많아진다. 하지만 의식적으로 이루어지는 외현外現기억과 일부 내재기억들은 대뇌 겉질과 하부구조들이 천천히 성숙하기 때문에 늦게 출현한다. 그리고 사건이 일어난 장소와 시간에 대한 기억, 곧 출처出處기억은 이마엽의 성숙이 늦어짐에 따라 가장 늦게 나타난다.
해마는 대뇌 겉질보다 빨리 발달하기 시작하지만 그 진행이 매우 느리다. 해마는 출생 후에도 신경세포가 새로이 출현하는 곳이다. 해마 치아이랑세포의 20% 정도는 생후 9개월 이내에 새로이 출현한다. 그리고 해마의 일부는 2세가 지나도 수초화가 시작하지 않기 때문에 기억력의 발달은 2세 이후에도 완성되지 않는다.
이마앞엽의 발달
이마앞엽 겉질은 뇌의 앞쪽, 이마 바로 안쪽에 위치해 있는 두꺼운 밴드 모양의 부위다. 이마앞엽 겉질은 사회적 인식이 발달할수록 커진다. 이마앞엽 겉질은 특히 문제가 될 수도 있는 충동을 억제한다. 이마앞엽 겉질은 신생아에게는 없는 것으로 영아기와 유아기를 거쳐 발달하는 부위이다. 때문에 10개월 아기가 울거나, 우유를 먹지 않는다고 아빠가 화를 내는 일은 소용없는 짓이다. 아기는 옳고 그른 것을 구분할 수가 없다. 자신의 행동을 조절할 줄 아는 뇌의 영역이 아직 만들어지지 않았기 때문이다.
아기는 자신을 24시간 보살펴 주는 양육자의 사랑을 느끼고, 그의 목소리를 듣고, 그의 냄새를 맡는 것만으로 자극이 되어 성장호르몬이 분비된다. 아이의 뇌 안을 돌아다니던 성장호르몬이 이마앞엽 겉질이 만들어질 자리에 도달하면 그곳에 더욱 많은 연결망이 만들어지도록 자극한다. 생후 6~12개월 사이에 아기의 이마앞엽 겉질은 폭발적으로 성장한다. 이 시기에 아이들은 부모가 누구인지 확실하게 인식하고 낯가림이 심해지며 새로운 놀이나 처음 시작하는 경험에 흥분한다. 이 시기에 부모의 사랑이 가장 중요하다. 생후 1년은 경이로운 시기로서 이 시기에 뇌의 크기는 두 배로 늘어난다.
