기억이란 무엇인가?

    인간이 인간다워지는 능력은 언어, 생각, 문화, 지식 및 창조 등으로 보여지는데, 아무리 보더라도 이는 보통 특별한 능력이 아닌 것이다. 기억이란 신경단위(neuron)에 실질적으로 남겨진 흔적으로 비교적 오랜 시일 동안 저장되어짐을 의미한다. 이를 두고 기억 흔적(memory trace)라고 부른다. 이에 대한 부호(code)를 알 수 있다면, 신경단위에 남겨진 흔적이 무엇을 뜻하는지 알 수 있게 될 것이며, 이어서 한 사람의 일생을 한 눈에 알아볼 수 있게 될 것이다. 이 과제는 앞으로 신경과학이 풀어야할 숙제인 것이다. 

   많은 신경 생리학자들이 이 기억 흔적(memory trace)에 대한 연구조사를 진행시키고 있다. 기억 흔적이 신경세포에 남겨놓은 자국을 찾으려는 노력을 하고있는 것이다.

   여러 해 전에 있었던 두뇌 수술 이후 기억에 대한 새로운 이해와 관심이 늘어나게 되었다. 심한 간질치료로 뇌수술을 받게되었는데, 이 사람의 간질에 대한 치료는 성공적이었지만, 기억을 되찾지 못하게 된 일이 있었다. 그런데 이 사람의 기억장애는 수술 이후에만 해당되었고, 수술 전 기억에는 별다른 문제점을 발견할 수 없었다. 즉 수술 이후에는 새로운 기억을 형성할 수 없었던 것이다. 오래 된 사실들을 더듬어서 이를 기억으로 되살려내는 능력에는 아무런 문제가 없었으나 새로운 기억을 형성하는 능력이 없어진 것이다.

   그러나 뇌수술을 받은 이 사람이 새로운 것들에 대한 짧은 기간동안의 기억은 간직할 수 있었다. 예를 든다면, 사람이름이나 전화번호와 같은 것이었는데, 이런 기억도 다만 짧은 기간동안만 기억할 수 있었고, 시간이 지나면, 기억하지 못했다. 이런 기억을 두고 작업 기억(working memory)이라고 부르는데, 이 사람은 작업 기억에는 별다른 문제점이 없었지만, 이 기억을 새롭게 기억하는 능력은 없어진 것이다. 더 신기한 것은 기억장애를 갖고있는 이 사람이지만, 운동에 관한 기술은 제대로 기억할 수 있었다. 예를 든다면, 테니스 서브에서 변화(slice)를 넣는 것과 같은 비교적 어려운 운동을 배우고 이를 실천하는 데에는 별다른 문제가 없었다. 즉 신경과 근육의 움직임에 대한 기억은 제대로 할 수 있었던 것이다.

   옛날 기억을 잊은 사람이 있다면, 이 기억에 해당되는 과거는 없어진 것이나 마찬가지이다. 대부분의 기억은 과거에 관한 것임으로 이런 기억장애를 갖고있는 사람에게는 현재만 존재하고 있다고 볼 수 있다. 이런 관찰은 어디까지나 기억에 대한 연구조사 끝에 내린 것이기는 하지만, 아직도 기억에 대하여는 정확하게 알고있지 못한 상태이다. 다만 아주 명확한 기억은, 뇌 세포에 어떤 화학적인 변화를 일으키게 될 것이고, 이런 변화가 온 신경단위는 연접(synapsis)이라는 과정을 통하여 이웃에 있는 다른 신경단위에 전달이 되는 과정이 있어야 할 것이라고 추측할 수 있다.

    연접을 통하는 생리작용에는 신경전도물질이 있어야 함으로 아주 명확한 기억을 통한 뇌 세포에 온 변화는 이에 맞는 신경전도물질이 있어야 할 것이라는데 까지는 추측이 가능하게 된다.

   일단의 과학자들은 기억이란 어느 한 곳에 집중되어 있는 것이 아니고, 뇌 전체, 특히 대뇌 피질에 분포되어 있다고 믿고 있다. 이를 주장하는 학자들은 홀로그램(hologram : 레이저 광선으로 얻게되는 3차원 영상)과 같이 여기저기에 흐트러져 있는 기억장치로부터 모여지는 것이 기억이라는 것이다. 이때 어느 한 곳으로부터의 기억이 없어졌다고 하더라도 전체 그림이 그려지지 않는 것이 아니고, 완전하지 않은 흐려진 그림으로 그려진 기억으로 나오게 된다는 것이다.      더 여러 곳으로부터의 기억이 빠지게 되면서 더 흐려지는 그림으로 될 수밖에는 없게 될 것이다.

   세포 단위에서 두 형태의 정보 부호화(information coding)를 볼 수 있다. 

   유전에 의한 정보 부호화(genetic coding)가 첫 번째이다. 이는 DNA에 새겨진 정보에 의하여 토끼가 토끼로 되고 인간이 인간으로 된다. 그러나 고등 동물일수록 더 복잡한 정보 부호화가 DNA에 새겨진 채로 태어나게 된다. 그러나 이 이상의 정보가 있어야 생명을 유지할 수 있게된다. 즉 환경이나 생활에 대한 새로운 정보를 얻어야만 하는데 이는 세포의 부호화(cellular coding)에 의해서만 얻게된다. 많은 교육과 경험을 쌓은 사람들의 언동으로부터 볼 수 있고 느낄 수 있는 전체적인 모습인 것이다. 세포의 부호화를 기억이라고 한다면, 사람은 평생을 통하여 뇌 세포의 부호화를 얻게되는데 이는 반복된 학습과 경험에 의해서 얻게되는 것이다.

   배움이 없는 기억은 한정적이다. 배움은 세포의 부호화를 촉진시킨다. 이는 노화와는 상관이 없는 과정이다. 오히려 늙어가면서 더 배워야 한다. 그 이유는 뻔하다. 젊었을 때는 나중에 배우더라도 기억을 늘려갈 수 있지만, 노인들은 계속적인 배움이 없게되면 더 형성할 기억은 없는 대신에 옛날 배워서 기억해두었던 뇌 세포가 줄어들면서 없어지게 되면, 기억에 문제가 발생하게 되는 것이다.

    뇌 세포는 모두 1천 억 개로 추산된다. 몸의 다른 기관도 그렇지만, 뇌 조직도 노화와 함께 잃어가게 된다. 부호화된 뇌 세포를 잃게되면서 새로운 뇌 세포의 부호화가 이루어지지 않는다면 전체적으로 줄어들 수밖에는 없는 것이 기억인 것이다.

오랜 기억과 새 기억 : 오래 된 기억과 새 기억 사이에는 차이가 있게된다. 기억이 고정되는 과정이 있는 것으로 보여진다. 새 기억은 상당히 취약한 면을 갖고 있다. 새 기억은 다른 사람이 지적하면, 쉽게 내용이 바꿔질 수도 있게 되면서 심하면 내용이 반대로 뒤집어지게도 된다. 

   그러나 오래 된 기억은 뇌에 손상이 오기 전까지는 침투가 되지 않을 정도로 단단한 기초를 갖고 있다. 이때쯤 되면, 반영구적인 기억으로 변하게 되는데, 이런 상태에 이르게 되면 특별한 단백질이 생기는 것으로 보여지고 있다.

   수년 전 기억이란 단백질에 암호 식으로 표시된 것이라고 여긴 적이 있었다. 이를 소재로 영화까지 만들어진 바 있다. 한 스파이의 두뇌로부터 해당되는 기억 단백질을 꺼내어 다른 사람에게 옮겨주었더니 스파이의 언어와 행동이 나오게 되었다는 내용이었다. 

   동물실험을 통한 기억 단백질에 대한 연구조사는 이의 실체를 찾아내지 못한 바 있다. 그러나 기억 단백질이라는 흥미로운 생각에 대하여 사람들은 아직도 그 미련을 버리지 못하고 있는 상태이다. 하여튼 단백질에 기억이 장치되어있다는 증거는 아직 나오고있지 않다.

   기억력의 범위는 거의 무한대에 가깝다. 누구나 기억하고 알고있는 어휘 숫자를 생각해보면 된다. 한 어휘에 맺힌 뜻과 감정까지 더한다면, 기억의 범위는 더욱 넓어질 것이다.

 단기 기억(short term memory) : 새 전화번호를 얻게되면, 전화 다이얼을 돌릴 정도의 시간만 기억하게 된다. 불과 수 초 동안만 기억하게 되는데, 반복해서 전화번호를 사용하지 않으면 잊게된다. 이를 두고 단기 기억 또는 순간 기억(immediate memory)라고 부른다. 단기 기억을 인생을 살아가면서 매 순간마다 기억해야 하는 사물을 대하게 될 때 필요한 기억이다. 이런 단기 기억이 필요이상으로 오랜 시간 동안 지속된다면, 기억장치는 물론 인생살이가 너무나 복잡하게 될 것이다. 단기 기억으로 기억해야 하는 것도 7 가지를 넘지 못한다. 단기 기억이 감당해내기 힘들 정도로 너무나 까다롭고 복잡한 내용에 대하여는 많은 고통이 따르게 된다.

    단기 기억의 영역에 속하는 것에는 살고있는 환경으로부터 느끼게 되는 감각 또는 떠오르는 아이디어, 스치는 생각들이 있다. 단기 기억의 용량을 제한되어 있기 때문에 생활로부터 오는 모든 것들에 대한 기억을 오랜 시간 동안 간직한다는 것은 불가능에 가깝다.

    최근에 있었던 한 신경외과 전문의사에 의한 실험을 통하여, 단기 기억은 대뇌 피질 어떤 곳에 저장되는 것으로 보인다. 특정 뇌수술은 국소마취 아래 하게 되는데, 그 이유는 환자와의 대화를 통하여 뇌의 수술부위를 알아내야 하기 때문이다. 소용량의 전극을 써서 뇌의 부분을 자극하면서 환자의 반응을 보면서 뇌에 있는 이상 부위를 알아내는 것이다.

    단기 기억을 이용하여 이런 과정과 함께 뇌의 이상부위를 알아내면서 단기 기억이 대뇌 피질에 위치하는 것으로 생각되는 것이다.

   이와 같은 방법으로 언어나 어휘에 대한 영구 기억이 좌측 대뇌피질에 위치하고 있음을 알아낸 바 있다. 이중 언어를 구사하는 사람들의 언어중추는 어느 정도 다른 것으로 되어있다. 언어중추가 좌측 대뇌피질에 있다는 것은 확실한 사실이다. 그러나 모든 기억이 어디에 있는지에 대하여는 짐작은 하지만 정확한 지식은 아직 없다.

영상 기억(iconic memory) : 그러나 인간의 기억에는 영상적인 면이 있다는 것은 잘 알려진 바 있다. 인간의 기억은 마치 사진을 찍은 것과 같이 정확한 영상적인 면을 갖고있는 것이다. 그러나 이 영상적인 기억은 아주 짧게 지속되어 불과 1/10초 사이에만 잠깐 있다가 사라지게 되면서, 이렇게 생긴 영상적인 기억은 곧 없어지게 된다. 이를 두고 영상 기억(iconic memory)라고 부른다. 그런데 어린이들의 영상 기억은 상당히 긴 시간 지속된다. 그러나 어린이들의 이런 영상 기억도 글을 읽기 시작하면 사라지게 된다. 신기한 것은 글자가 없는(preliterate) 사회에 살고있는 사람들에게는 아직도 영상 기억이 남아있다. 글을 읽게됨과 동시에 영상 기억이 약해지는 것으로 보인다.

   인간을 포함하여 모든 영장류들에게는 영상 기억이 잘 발달되어 있다. 한 사람이 평생 동안 만나는 사람들의 숫자는 상당할 것이다. 대부분의 경우에 그 사람들의 얼굴을 기억하고 있게된다. 영상 기억의 중요성은 사회적인 생활을 하고있는 영장류나 인간 사회에서 더욱 중요하다. 사람의 얼굴을 잘 기억하지 못하는 경우를 생각해보면 쉽게 이해할 수 있는 부분이다. 모든 영상 기억이 다 그런 것은 아니지만, 특정 얼굴이나 장면은 한번만 보더라도 영구 기억으로 넘어갈 수 있다.

    영상 기억이 얼마나 강력한 지에 대한 실험이 있었다. 

    일단의 학생들에게 사람의 얼굴과 장면 사진을 수 백장 보여주었는데, 한 장의 사진을 보는 시간은 2초로 제한하였다. 이튿날, 전 날에 보여주었던 사진을 다시 보여주는데 이번에는 한 번도 보여주지 않은 사진과 짝을 지어서 보여주면서, 어떤 사진을 전 날에 보았는지 알아내도록 하였다. 놀랍게도 전 날에 본 사진을 90%나 알아 맞춘 것이다.

노인들의 기억력 : 사람이 늙어가면서 기억력에 문제가 생기는 것은 아직도 대부분 비밀에 쌓여있다. 사람들은 점점 더 오래 산다. 특히 공업화된 나라에 살고있는 사람들의 평균 나이는 점점 늘어나고 있어 70세, 80세를 구가하고 있다. 인류 역사상 전에는 없던 현상이다. 여기에 노인들의 건강이 문제로 등장하고 있으며, 여기에는 노인들의 기억력 역시 포함되어 논의되고 있는 중이다. 그러나 노인들의 기억력 감퇴와 이로 인한 여러 가지의 오해는 과장되어 있다. 노화현상과는 상관없이 아직도 왕성한 두뇌활동을 하고있는 노인들도 얼마든지 있다.

   여기에 한 노학자의 자서전적인 저서인 "내 자신의 늙은 행동을 보면서(On Watching Myself Act Old : Donald Hebb)"를 보면서 노인들의 기억력을 알아본다. 

   그는 나이 47세에 노화현상을 처음으로 경험했다고 기술한다. 그가 과학적인 저술을 읽으면서 중요한 곳에 자필로 써 놓은 몇 마디를 나중에 발견하곤 너무나 놀랐다는 것이다. 전에 읽었고, 자신이 써 놓은 내용이었던 것이다. 전혀 기억이 나지 않았던 것은 물론이다. 당시 그는 매길(McGill) 대학의 심리학과 과장으로 여러 연구조사를 실시하고 있었으며, 활발한 강의와 더불어 저술활동을 하고 있었다.

    그는 저녁 시간에 하던 일을 그만두고 휴식시간을 갖게되면서 그의 기억이 정상으로 되돌아 왔다고 한다. 여기서 우리가 배울 점은 과도하게 혹사당하는 두뇌는 그 기능을 제대로 발휘하기 어렵다는 것이다. 두뇌의 용량은 거대하지만, 그 한계는 있는 것이기 때문이다.

    Hebb 박사는 74세가 되면서, 이번에는 더 큰 변화를 직접 경험하게 된다. 그의 걸음과 균형에 약간의 문제가 생기기 시작한 것이다. 여기에 시력까지 희미해지면서 건망증까지 겹치게 됨을 인식하게 된다. 언어생활에서도 어휘가 줄어들고 생각이 맴돌기 시작하면서 생각을 더 이상 진행시키기 싫어지게 된 것이다. 본인 스스로는 아는 바이지만, 다른 사람들에게는 아직 알려질 만큼은 아닌 인식기능의 저하가 오는 것에 대하여는 어쩔 수 없었던 것이다. 이 당시 같이 일하던 사람들이 Hebb 박사가 전에 비하여 더 우아한 말솜씨를 가졌다고 여기고 있었다.

    기억에 대한 연구조사가 말해주는 것은 노화에 따른 기억력의 감퇴는 그리 심한 것이 아니었다고 한다. 특히 영상 기억에는 아무런 문제가 없었다고 한다. 그러나 노화에 의한 결과로 산만한 분위기에서 주의를 집중하는 능력은 현저하게 떨어지게 된다. 젊었을 때는 시끄러운 파티에서 대화를 진행하면서 곁에서 무슨 대화들이 오가는지 알 수 있었지만, 이제는 한 곳에만 집중해야 하는 입장이 되는 것이다.

    정상적으로 늙으면 영구 기억과 전화 번호를 외어서 전화를 걸 수 있는 기억인 단기 기억에는 별다른 지장이 없다. 그러나 이런 기억들을 영구 기억으로 보관하는 과정에서는 문제점들이 나타나기 시작한다.