뇌 가소성 - 5. 칼슘 섭취 부족이 시냅스 강화에 미치는 부정적 영향

칼슘 섭취 부족은 시냅스 강화에 매우 부정적인 영향을 미칩니다. 칼슘은 우리 뇌의 모든 정신 활동에 필수적인 미네랄이며, 특히 학습과 기억의 핵심 과정인 시냅스 강화에서 결정적인 역할을 합니다.

칼슘이 시냅스 강화에 중요한 이유

시냅스 강화, 즉 장기강화작용(LTP)이 일어나기 위해서는 신경세포 내로 칼슘 이온(Ca²⁺)이 유입되는 과정이 반드시 필요합니다.

신호 전달의 시작: 학습과 같은 자극이 주어지면, 신경세포의 NMDA 수용체라는 특정 통로가 열리면서 세포 밖의 칼슘 이온이 세포 안으로 쏟아져 들어옵니다. 이 칼슘의 유입이 바로 시냅스 강화를 시작하는 '신호탄'과 같습니다.
세포 내 연쇄 반응 촉발: 세포 안으로 들어온 칼슘은 다양한 효소들을 활성화시키고 복잡한 세포 내 신호 전달 경로를 작동시킵니다. 이 과정은 결국 시냅스의 구조적, 기능적 변화를 이끌어내어 신경 전달 효율을 높입니다.
신경전달물질 방출: 칼슘은 시냅스 소포(synaptic vesicle)에서 신경전달물질이 방출되도록 돕는 역할도 합니다. 신경전달물질이 원활하게 방출되어야 다음 신경세포로 신호가 효과적으로 전달될 수 있습니다.

체내 칼슘이 부족하면 뇌 기능에 다음과 같은 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

시냅스 가소성 저하: 칼슘이 부족하면 시냅스 강화를 위한 핵심 신호가 약해져 장기강화작용(LTP)이 제대로 일어나기 어렵습니다. 이는 새로운 정보를 학습하고 기억하는 능력을 직접적으로 저하시킵니다.
신경 흥분성 문제: 칼슘은 뇌의 흥분을 억제하고 안정시키는 역할도 합니다. 칼슘이 부족하면 신경이 과도하게 흥분하여 불안, 우울, 감정 조절의 어려움 등을 겪을 수 있습니다.
신경세포 손상 가능성: 심각한 저칼슘혈증은 신경세포의 기능 상실을 촉진하고, 심한 경우 세포 사멸로 이어질 수도 있습니다.

실제로 한 연구에서는 실험쥐의 뇌세포에 칼슘 이온 유입을 늘렸더니 기억력이 2배 이상 향상되었다는 결과도 있습니다. 이는 칼슘이 기억력과 학습 능력에 얼마나 중요한지를 보여주는 단적인 예입니다.

따라서 뼈 건강뿐만 아니라 뇌 건강과 원활한 시냅스 강화를 위해서도 충분한 칼슘 섭취는 매우 중요합니다.