기억이 작동하는 원리
기억이 작동하는 원리는 무엇일까? 우리의 뇌는 생각과 행동이라는 두 가지 근본적 기능을 수행한다. 이 두 기능은 두뇌가 획득한 정보를 배우고(저장하고) 기억하는(되찾는) 능력을 필요로 한다. 이것이 기억이다. 최근 신경과학의 커다란 진보 덕분에 이 기능들이 활성화될 때 기억이 작동하는 메커니즘을 발견하게 되었다.
특히, 여기서 얘기하는 것은 새로운 기억을 만들어낼 때 작동하는 뇌의 영역에 관한 내용이다. 어떻게 기억이 작동하는 것이며, 이와 관련하여 뇌는 어떤 역할을 할까?
공상과학과 매체들은 중추 신경계에 관한 근거 없는 믿음과 부정확한 관점을 양산해냈다. 뇌가 컴퓨터와 같다는 주장에서부터, 뇌가 무한한 능력을 가진 물렁물렁한 구조물이라는 생각에 이르기까지. 우리는 이제 그런 것들이 사실이 아니라는 걸 알고 있다. 최근의 연구 덕분에 뉴런이라고 불리우는 작은 마법의 세포들이 어떻게 만들어지고 소통을 하는지 더욱 자세히 알게 되었다.
우리의 감정은 기억과 밀접하게 연관되어 있다. 수많은 연구에 따르면, 감정을 일으키는 사건들은 긍정적이든 부정적이든 간에, 그렇지 않는 사건들보다 기억이 더 잘 된다. 이런 의미에서 정서적 기억은 이런 과정을 통해 활성화된 기억의 산물이다.
기억은 새로운 기억을 만드는 데 필요한 여러 심리적, 신경 생물학적인 과정을 필요로 한다. 요컨데, 기억에의 각인은 정보 저장의 결과이고, 뒤이어 경보나 경고 변수가 따라나오는데, 이를 통하여 기억이 확립된다.
“우리는 무엇이 우리의 관심을 끄는 지 그리고 왜 그것이 우리의 관심을 끄는지를 자연스럽게 기억한다.” -John Dewey-
기억은 어디에 저장되는가?
단기 및 장기 기억은 동시에 만들어지고, 각각 해마와 전두엽에 저장된다. 단기 기억을 저장하는 뇌의 부분은 이미 확인이 되었다. 하지만, 장기 기억의 경우는 아니다.
MIT 대학의 Picower 학습 및 기억 연구소(미국) 연구원들이 행한 연구에서 뇌가 어디서, 어떻게 장기 기억을 만들어내는지 밝혀졌다. 해당 연구의 공저자인 Mark Morrissey에 따르면, 기억은 동시에 형성되고 그리고 나서 다른 길을 간다고 한다. 전전두엽의 부분이 더 강해지고, 해마의 부분이 약해진다.
이 연구의 새로운 점은 전전두엽과 해마 사이의 소통이 아주 중요하다는 것이다. 이 두 가지 뇌의 부분을 연결하는 회로가 차단되면, 피질의 기억 흔적이 적절히 성숙되지 않는다. 다른 각도에서 말하자면, 장기 기억이 저장되지 않는다는 것이다.
기억은 발달과 생존에 절대 필수이다. 그리고 과거에 우리를 괴롭혔던 행동을 반복함으로써 처할 수 있는 위험에 대해서 우리에게 경고를 해주는 부정적인 기억의 경우에는 더욱 더 그렇다. 그래서, 우리가 생존하고 고통에 의미를 부여하기 위해서, 뇌는 그저 장기 기억을 저장해야 한다.
“기억을 잊으려는 욕망처럼 기억을 강하게 잡아두는 것은 없다.” -Michel de Montaigne-
기억은 신경세포에 의존한다
Mark Morrissey의 연구 결과에 따르면, 기억 세포는 세 개의 뇌 영역에 위치해 있다. 해마, 전전두엽, 그리고 편도체이다. 편도체는 감정에 관련된 기억을 담당하는 뇌의 부분이다.
기억 통합에 대한 이전의 이론에 배치되는 내용이다. 이에 따르면, 단기 및 장기 기억은 해마와 전전두엽에서 동시에 형성되는 것이 아니라, 해마에서 먼저 생성이 되고, 나중에 전전두엽으로 전송된다는 것이다.
뇌가 보는 것을 기억하는 데 아주 작은 수의 뇌세포를 이용한다는 것을 감안할 때, 신경세포들은 소통에 근거하여 기능을 한다는 것을 알 수 있다. 이것은 이제까지 알려진 것, 즉, 뇌는 엄청난 수의 신경세포를 동원해서 기억을 저장한다는 주장과 상반되는 것이다. 이 연구가 암시하는 바는 신경세포들이 생각 세포로서 행동하고, 생각 세포들은 뇌에 의해서 이전에 선택된 어떤 기억을 전문적으로 담당할 수 있다는 것이다.
이 발견을 통해서, 뇌손상을 입은 사람 혹은 알츠하이머 병을 갖고 있는 사람들에게 기억을 “인위적으로” 재 저장하게 하도록 도와줄 수가 있을 것이다. 동시에, 그 결과는 뇌 암호의 유형이 있음을 암시한다. 이 암호는 시지각과 추상적인 기억의 발달에서 있어서의 뇌의 절차를 이해하는 데 중요한 역할을 담당한다.
신경학 분야를 넘어서서, 이 발견은 인공 지능과 신경망의 발달에 확실한 기여를 할 것이다. 일상적으로 정보를 저장하고 처리하는 많은 기기의 디자인을 향상시켜줄 것이다.
“우리의 기억은 우리가 축출될 수 없는 유일한 낙원이다.” -Jean Paul Richter-
해마, 전전두엽, 편도체
50년대에는 Henry Molaison이라는 환자가 있었는데, 간질 발작을 통제하기 위한 수술 후에 해마가 손상을 입은 환자였다. 그 결과, Molaison은 수술 후에 새로운 기억을 형성할 수가 없었다. 하지만, 수술 전에 가졌던 기억은 고스란히 간직하고 있었다. 그렇게 해서, 연구자들은 새로운 장기 기억의 형성에서 해마가 담당하는 중요성을 이해하기 시작했다.
이 사례는 구체적인 사건에 관한 장기 일화 기억이 해마 이외의 어딘가에 저장된다는 것을 암시한다. 과학자들은 그곳이 전전두엽이라고 믿고 있다. 전전두엽은 계획하고 주의를 기울이는 능력 같은 인지 기능을 담당하는 뇌의 부분이다.
이 말은 기억 통합에 대한 기종의 이론이 정확하지 않을 수도 있다는 것이다. 새로운 연구를 통해서 기억이 해마에서 완전히 지워지는지, 아니면 기억을 못하는 것이 단순히 데이터 복구의 문제인지를 알아내야 할 필요가 있다.
편도체도 새로운 기억을 어떤 구조에 저장을 하는지 결정하는데 중요한 역할을 담당한다. 새로운 기억과 감정 상태를 연결시키는 것은 더 큰 연결을 하게 해 준다. 즉 그런 상황이 더 쉽게 기억된다는 뜻이다. 편도체는 관련된 감정을 근거로 기억을 더 혹은 덜 두드러지게 하는 일을 담당한다. 편도체는 또한 특정의 기억 중에 어떤 구체적인 사항이 더 각인되는지 혹은 덜 각인되는지를 결정하는 데 영향을 미친다.
이렇게 하여, 해마가 고장이 나서 어떤 기억을 저장하지 못할 때도, 이 피질 하부의 편도체가 그 상황이 보존되도록 정서적 기억을 허락한다.
정서적 기억과 서술 기억
편도체는 보호 기능을 갖고 있다. 그래서 어떤 사람들은 개를 아주 무서워하지만(정서 기억이 기억하는), 그 두려움이 어디에서 있어났는지를 기억을 하지 못한다(서술 기억에서 나오는). 이것은 아마도 그런 동물과의 과거 사건에서 받은 스트레스 때문에 일어나는 것일 것이다. 아니면 첫 사건에 뒤이어 여러 번 다른 사건이 일어났을 수도 있다.
이런 유형의 기억(정서적 기억)은 긍정적 혹은 부정적인 사건에 관련된 것을을 기억하게 해 준다.
두려움을 일으키는 어떤 자극에 의한 편도체의 활성화는 이런 기억의 각인을 강화시키고, 그 기억을 더 깊게 만든다. 강한 감정이 동시에 일어나는 사건은 훨씬 더 선명하게 기억을 한다. 정서적 활성화가 바로 기억의 통합을 촉진해주는 것이다.
오늘은 기억과 새로운 기억의 형성에 관한 최근에 이루어진 가장 적절한 과학적 발견을 살펴보았다. 하지만, 연구자들이 현재 옹호하고 있는 답변들은 아직 확정적인 것은 결코 아니다. 마찬가지로, 이러한 최근의 발견에도 불구하고 아직도 기억의 문제로 고통받는 수많은 사람들의 삶을 증진시킬 수가 없다.
어쩌면 진실한 기억과 거짓된 기억의 차이는 보석과 모조품 차이와 같다. 보통 진짜보다 가짜가 더 빛이 난다.