과학이야기

기억이 어떻게 만들어져서 회상되는 것인가에 대해서는 아직 확실히 밝혀진바 없다. 그러나 과학 기술의 진보에 따라 하나하나씩 연구가 이루어지고 있다. 뇌의 특정한 뉴런만을 선택하여 흥분시키는 광유전학(옵토제네틱스)이라는 진보적인 실험 기술을 사용하여 기억의 메커니즘을 연구한 사례도 있다.

기억의 흔적을 가진 뇌세포를 찾아서 조작할 수 있다?

인간이 기억이 있다고 할때 뇌에서 무슨일이 일어나는지에 대한 다양한 예측이 있던 가운데 엔그램(Engram, 기억 흔적)이론이라는 가설이 100년 전부터 있었다. 이 이론에 따르면 무엇을 기억한다는 일은 해마에 국한되지 않는 뇌의 어딘가부터 어떠한 뇌세포군이 우선 활성화되야 한다. 그 이후에 세포군 속에서 그동안 없었던 물리적 또는 화학적 변화가 일어난다고 한다. 그 변화가 즉시 없어지지는 않고 아주 잠시동안 유지된다는 점이 우선 필요한데 이것은 기억의 저장에 해당한다. 즉 이것이 세포군에 흔적으로 남는다는 것이다.

처음 기억을 만들때 세포군이 활성화되지만 전기신호를 발생시켜 전달된 세포군은 기억을 만들어낸 후에도 계속하여 활성화되어 있는 상태는 아니다. 하지만 기억의 내용에 관계된 어떠한 자극이 외부에서 부터 뇌에 자극을 준다면 기억을 만들어낼때 활성화되었던 세포군이 그 자극을 이용하여 다시 한번 활성화 된다. 이것이 기억을 떠올리는 현상이라는 가설이 엔그램 이론이다. 이 이론은 2012년 옵토제네틱스(Optogenetics)라는 논문으로 처음 증명했다.

기억 조작이 가능한가?

옵토제네틱스(Optogenetics)는 뇌의 특정 뉴런만을 정확하게 단시간내에 활성화하여 기억 세포를 발견할 뿐 아니라 기억세포를 "조작"할 수 있다. 실제로 경험을 하지 않았는데도 경험했다는 기억을 만들어 낼 수도 있다. 빛을 이용하여 세포군을 조작한다면 '나는 이런 경험을 했지'하고 착각한 행동을 하게 할 수 있다. 

기억은 실제 일어난 일의 복제가 아니다?

이렇게 광유전학을 이용하여 만들어낸 기억은 과연 '참된 기억(?)'일까? 실제로 일어나지 않은 잘못된 기억임에도 불구하고 진짜인 기억으로서 뇌가 기억한다. 즉 인공적으로 뇌에 주입시킨 기억이다. 사람은 기억을 이끌어 낼때 기억에 관여한 자극이 조금이라도 들어간다면 그 자극이 마중물이 되어서 기억 세포 전체가 활성화가 된다. 작은 자극만 줘도 기억이 나게 하는 것이다. 앞으로 미래에 더욱 세밀하게 동물 속에서 기억 세포가 활성화되는지 인공적으로 하는것이 연구진들에 목적이다.

진짜 기억과 가짜 기억을 구분할 수 없다?

처음에 기억을 떠올린다는 현상은 진짜로 일어났던 일을 비디오처럼 그대로 재생하는 것은 아니다. 사건에 대한 기억은 세밀한 부분까지 모두 기억하고 있는 것처럼 느낄수 있지만 그 기억을 떠올리는 과정에서 뇌 속에서는 그와 비슷한 다른 경험과 합쳐서 만든 결과물이다. 그 사건 기억은 떠올리기 쉽다고 생각하겠지만 실제 세부 사항은 사라진 경우가 흔하다. 예를 들자면 10년 전에 가족과 같이 어딘가에 휴가를 갔다고 치자. 10년 후에 가족과 그 휴가를 떠올리고 있을때 세부 내용에 대해서는 일치하지 않은 경험이 있을 것이다. 그때 만났던 사람은 A씨였다고 하면, 가족중 다른사람은 '아니야 B씨야' 라고 말한다. 이런 일은 어느 한쪽이나 양쪽이 다른 사건과 섞어서 기억하고 있기 때문에 일치하지 않는 것이다.

왜 다른사건과 섞어서 기억할까?

심리학 분야에서 인간이 상기할 때는 여러가지를 혼동하여 상기한다는 사실이 밝혀졌다. 매일매일 사건 기억을 머릿속에서 만들어내고 여러가지 사건들로 변하고 있다. 

뇌는 시스템이다?

인간의 뇌는 시스템이다. 분자의 현상을 쌓아놓으면 정신 현상을 설명할 수 없다. 기억은 전체의 신호 전달 경로가 상태1에서 상태2로 이동하게 된다. 그리고 상태2에서 안정된다. 그럼으로 기억이 생겨나 유지된다고 생각한다. 즉 어떤 안정 상태(상태1)로부터 다른 안정상태(상태2)로 옮겨가서 변하는 것이 기억의 형성이다.

뇌과학에서는 과거부터 계산 신경 과학이라는 분야에서 활동하는 과학자들이 있었다. 그 과학자들은 뇌가 시냅스도 관여하지만 연결의 변화가 기억을 유지한다고 주장하는게 더 타당하다고 말한다. 하지만 아직까지 증거는 없다고 한다. 시냅스의 가소성을 주장해서 유명한 도널드헵(Donald olding Hebb)이라는 사람이 있었는데 그는 세포간의 연결이 기억을 유지한다고 책에 기록했었다.