우리의 의식은, 과거의 다양한 기억으로 이루어져 있고, 우리가 기억을 끄집어 낼 때, 그것은 마치 블록처럼 개별적인 상태로 기억할 수 있다.
그럼, 뇌는 이 기억의 블록을 어떤 기준으로 나누어서, 어떻게 이용하고 있는걸까?
하버드대 의학대학원들은 이번에, 이 점에 주목해 뇌세포와 기억의 관계를 조사했다. 그 결과, 뇌에는 이야기의 씬 전환에 반응하는 "2종류의 세포"가 있다고 판명되었다.
우리들은 이 뇌세포의 반응으로부터, 연결된 장면과 바뀐 장면의 경계를 이용하여, 기억을 각각 패키지 하고 있는 것 같다는...
이 연구는 "Nature Neurosceince(22년 3월 7일자)"에 게재되었다.
■ 욀관적인 의식 속에서 기억은 블록형태로 나뉜다?
우리들은, 과거에서 현재 그리고 미래로 가는 가운데, 자전적 기억(autobiographical memory)을 만들고 있다.
자전적 기억이란, 우리가 인생에서 어떤 장소에서 경험한 특정한 사건(이벤트)에 대한 기억인데, 우선 여기서 꼭 짚고 넘어가야 될 것이 "기억에도 경계선이 있다"이다.
우리의 기억 속에는 뚜렷한 시작과 끝을 가진 블록과 같은 구조가 있다.
그리고 우리는, 이 기억의 블록을 하나하나의 이야기로써, "나"라고 하는 의식을 형성하고 있다.
이번 연구가 착안한 것은, 기억이 의식적인 경험으로서는 하나로 길게이어져 있는데, 기억을 만들때는, 이미 블록으로 포장되어 있는가 하는 점이었다.
■ 두 이야기의 경계선 : 소프트와 하드
연구팀은 이번에 외과 수술로 뇌에 전극이 꽂힌 간질환자 데이터를 사용.(전극은 원래 간질발작이 어디에서 일어나고 있는지를 특정하기 위해 내장된 것)
실험에서는, 환자의 동의 아래, "인지적인 경계선"이 있는 영화를 보여주어, 그 사이의 개개의 뉴런 활동을 기록했다.
이 인지적인 경계선은, 일상생활에서는 눈에 뜨지 않지만, 영화와 같은 작품 속에서는 소프트 경계선과 하드 경계선 두 가지가 분명히 존재한다고 본다.
우선, 부드러운 경계란, 예를 들어, 2명이 복도를 걸으면서 이야기하고 있는 장면에서, 거기에 3명쨰가 더해진 경우. 이 때 상황은 변화하고 있지만, 영화의 장면은 계속 유지된다.
이에 비해 하드한 경계는, 분명히 영화의 장면이 바뀌는 경우를 가리키고, 하드웨어와 소프트웨어의 차이는 현재 진행 중인 이야기의 일탈 크기에 있다.
상황이 바뀌어도 같은 장면이면 소프트, 전혀 다른 장면으로 바뀌면 하드...
■ 영화의 장면 전환에 반응하는 "2종의 뇌세포" 발견
그리고 데이터를 분석한 결과, 이들 소프트웨어와 하드웨어의 경계에 반응하는 두 종류의 세포가 발견되었다.
이 2종류의 세포 각각에 대해, 소프트와 하드 경계에 모두 반응하는 것을 "경계세포(boundary cells)", 하드 경계에만 반응하는 쪽을 "이벤트 세포(event cells)"라고 부르고 있다.
팀은, 두 세포의 활동이 최고조에 달했을 때, 즉 양쪽 뇌세포가 모두 활성화하는 하드 경계를 만났을 때는, 새로운 기억의 블록을 형성하고 있다고 생각했다.
무슨 소린가?
하드 경계란, 장면이 전혀 다른 내용으로 바뀌는 때를 가리킨다. 말하자면, 지금까지의 이야기를 하나로 정리해 다음 이야기로 들어가는 것이다.
팀은 기억의 형성도 이에 대응한다고 생각하고 있고, 즉 구분이 좋은 곳(하드 경계)에서 기억의 블록을 만들고, 다음 편부터는 또 다른 블록을 만들기 시작한다는 것이다.
경계 반응은 컴퓨터에 새 폴더를 만드는 것과 같다.
거기에 파일을 저장할 수 있고, 다른 경계가 오면 첫 번째 폴더를 닫고 또 다른 폴더를 만드는 것.
그런 경계선에 반응하는 두 세포는 어떤 일을 하고 있는 것일까?
■ 두 뇌세포는 어떤 작용을 하나?
팀원은, 뇌가 특정한 기억을 떠올릴 때, 이 경계선에서의 신경 활동의 피크를 "표시"로 해서, 올바른 기억의 폴더를 찾아내는 것이다.
예를 들어, 어떤 기억을 떠올리려고 하면, 뇌 세포가 발화를 하고, 기억 시스템은 이 발화 패턴을 경계를 구분한 위치에 있는 과거 모든 뇌 세포의 발화 패턴과 비교하는 것이다.
그리고 거기에 맞는 것이 있으면, 그 폴더를 열고, 목적의 기억을 생각해낸다.
솔직하게 말해 버리면 생각날 때의 발화 패턴의 형태를 기억했을 때의 발화 패턴의 형태와 비교하고 있는 것이다.
■ 뇌는 기억을 블록으로 나눠 정리한다?
팀은 피험자에게 무비 클립 속의 특정 이미지를 보았는지 질문하고, 이 이론을 검증했다.
그 결과, 피험자는, 소프트 또는 하드 경계의 직후에 오는 영상, 즉 1개의 기억이 패키지 되는 시점의 영상을 보다 생각 해 내기 쉽다고 판명되었다.
또 이와 별도로 영화 속 두 쌍의 영상 중, 어느 쪽을 먼저 봤는지를 묻는 테스트도 실시.
그러자 피험자는, 그것들 2개의 영상이 하드 경계를 사이에 두고 나타났을 경우, 그것을 올바른 순서로 생각해 내는 것이 보다 어렵다는 것을 알아냈다.
요컨대 이것은, 뇌가 2개의 영상을 다른 기억의 블록으로서 기억하고 있었던 것을 시사.
같은 블록 내에서 나타난다면, 그것들은 시간적으로 연속하고 있지만, 다른 블록으로 구분되면, 시간적인 연결을 알기 어려워질 것이다.
■ 이벤트 세포는 시간에, 경계 세포는 내용에 관계
이들 지식은 경계세포(소프트웨어와 하드웨어 경계에 반응)와 이벤트 세포(하드웨어 경계에만 반응)가 2가지 역할을 담당하고 있음을 시사.
하나는 기억을 구축하고 있는 중에, 그것들을 구조화하는 것.(다시말하면, 기억의 블록을 만들고, 정리하고 있다)
다른 하나는, 기억 블록마다 경계를 표시하여 어떤 기억을 떠올릴 때 인덱스로 만드는 것이다.
게다가 팀은(하드경계에 반응하는)이벤트 세포가, 뇌파의 하나인 시타파(학습이나 집중하고 있을 때 발생)와 함께 활성화 했을 때, 본 영상의 순서를 보다 정확하게 기억할 수 있다고 밝혔다.
"여기서부터 시타파는, 에피소드 기억의 "시간적인 접착제"일 가능성이 있다"라고 팀은 지적한다.
즉, 이벤트 세포는, 시타파와 동기 해 활발해지는 것으로, 기억 블록간의 시간적인 링크를 형성하는 것 같다. 그래서 팀은 "이벤트 세포는 기억의 시간적 순서를 확립하는 데 도움이 되고, 경계 세포는 기억의 내용 인식에 보다 관여한다"라고 결론 내렸다.
이번 연구에서는, 우리가 무엇인가를 생각해 낼 때에, 하나의 장면으로서 기억이 덩어리가 되어 있는 이유나, "어느쪽이 먼저 일어난 일인가?"라고 모르게되어 버리는 이유를 알 수 있다.
그리고 꽤 복잡한 논의였지만, 여기에서는 "물질인 세포"와 "마음의 것인 기억"과의 깊은 연결도 엿볼 수 있다.
