[김태의 뇌 과학] 기억의 뇌 과학

입력 : ㅣ 수정 : 2016-10-04 00:59

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김태 광주과학기술원 융합기술원 의생명공학과 교수

▲ 김태 광주과학기술원 융합기술원 의생명공학과 교수

우리는 모두 기억 속에서 살고 있다. 현재의 나를 과거의 시간과 이어 주는 것이 바로 기억이다. 기억이 없다면 우리는 단 하루도 제대로 살아갈 수가 없다. 그렇다면 기억은 우리의 뇌 어디쯤에 기록되고 저장되는 것일까. 또 이런 과정은 어떻게 일어나는 것일까.

영국 유니버시티칼리지런던(UCL)의 존 오키프 박사는 실험쥐가 특정 구역에 갈 때 ‘해마’라는 뇌 부위의 세포가 활발하게 활동하는 현상을 발견했다. 그는 이 세포를 ‘위치 세포’라고 명명했고, 공간 기억을 형성하는 주요 세포라는 사실을 규명한 공로로 2014년 노벨 생리의학상을 받았다.

최근 이 위치세포가 단순히 위치뿐만 아니라 맥락을 기억하는 데 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌다. 미국 매사추세츠공대(MIT)의 도네가와 스스무 교수는 ‘광유전학’이라는 뇌과학 방법론을 활용해 맥락기억에 대해 흥미로운 실험 결과를 발표했다. 먼저 A 장소를 기억하는 위치세포를 외부의 빛으로 활성화할 수 있도록 광유전학적으로 조작한 쥐를 B 장소로 옮겼다. 이곳에서 빛자극을 통해 A 장소 위치세포를 활성화시킴과 동시에 발판에 약 1초간 약한 전류를 흘려줘 깜짝 놀라게 했다. 이렇게 학습된 실험쥐는 놀랍게도 전류로 인해 놀랐던 곳을 A 장소로 잘못 기억해 A 장소를 회피하고 오히려 B 장소를 선호하는 모습을 보였다. 이 실험은 해마의 위치세포가 맥락을 기억하는 데에도 기여하며, 기억의 오류가 발생할 수 있음을 시사한다.

스스무 교수는 호주에서 있었던 한 사건을 이 실험과 비교해 설명했다. 한 여성이 집에서 텔레비전을 보다가 강도에게 성폭행을 당했다. 이 여성은 한 정신과 의사를 범인으로 지목했다. 하지만 재판 과정에서 그 정신과 의사는 피해 여성이 보고 있던 텔레비전에 생방송으로 출연 중이었던 것으로 밝혀졌다. 충격적인 사건과 동시에 발생한 다른 사건이 기억을 재생할 때 오류를 일으킨 것이다. 이 사건과 도네가와의 실험은 잘못 기억하는 것이 가능하다는 것을 보여 준다.

미국 LA캘리포니아대(UCLA)의 알치노 실바 교수는 기억이 저장될 때 뇌세포와 뇌세포를 연결하는 구조물인 특정 ‘시냅스’에 배정된다고 주장했다. 기억이 무작위로 저장되는 것이 아니라 사건의 사실·느낌·소회, 사물의 색깔·모양·재질·용도 등이 각각 다른 세포, 다른 시냅스에 저장된다는 것이다.

우리의 뇌 속에는 약 1000조 개의 시냅스가 존재한다고 한다. 천문학적인 숫자이지만 ‘한정된 시냅스가 우리 일생의 기억을 담아내기에는 부족하지 않을까’라는 생각이 들 수도 있다. 그러나 70년이라는 기간을 ‘초 단위’로 환산하면 약 22억 초이고 1초에 50만 개의 시냅스가 할당되는 셈이니 기억을 저장한 시냅스가 부족할 일은 없을 것 같다.

뇌과학자들은 놀라운 뇌의 잠재력에 주목하지만 한편으로는 우리의 기억이 완전하지 못하다는 사실에 더 놀라기도 한다. 하지만 분명한 것은 기억을 바탕으로 우리는 매 순간을 살아가고 있다는 점이다. 우리의 뇌는 새로운 시냅스를 만들어 내기도 하고 제거하기도 하면서 기억할 건 기억하고 잊을 건 잊으면서 하루하루 살아가도록 균형을 잡아 주고 있다. 치매, 우울증, 각종 중독이나 자폐증에 이르기까지 뇌 질병은 기억 기능의 문제와 깊숙이 연관돼 있음을 잊지 말아야 한다. 기억에 관한 연구로 노벨 생리의학상을 수상한 에릭 캔들은 이런 말을 남겼다. “삶은 모두 기억이다. 너무 빨리 지나가서 잡을 수 없는 현재의 한순간을 제외하면 말이다.”
2016-10-04 29면
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