민감화와 고전적 조건화

어떤 분자들이 기억 저장에 중요하게 관여할까요? 학습은 기억 저장을 위해 특화된 어떤 색다른 종류의 분자들이 있을까요. 아니면 다른 목적에도 쓰이는 분자들이 학습에 동원될까요?  우리가 지난 포스팅에서 다루었던 바와 같이 시냅스 연결은 기초적인 기업을 형성하는 데 도움이 됩니다. 어쩌면 신경세포를 비롯한 모든 세포가 작동하는 메커니즘은 기억 저장을 저해하는 병을 진단하고 치료하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 예를 들어 신생아 750명당 1명이 가진 다운증후군 그리고 또 노인의 기억력 감퇴 등은 이러한 기억 저장에 문제가 생기는 병인데요. 이런 병에 대해서 단서를 제공할 수 있다는 것입니다.

 

위협적인 자극에 직면한 동물들은 다른 자극에도 더 격렬하게 반응하는 법을 신속하게 배우는데요. 우리가 자라 보고 놀란 가슴 솥뚜껑 보고 놀란다고 하죠. 민감화, 습관화와 마찬가지로 움츠림이나 달아나는데 필수적인, 즉 생존에 필수적인 동물의 반응입니다. 진화는 혁신적인 산물을 맨 처음부터 생산하는 것은 아닙니다. 기존의 것을 바탕으로 작업하지요.  한 시스템을 반영해서 새로운 기능을 부여하기도 하고 여러 시스템을 조합해서 더 복잡한 기능을 만들기도 합니다. 그러니까 자연선택은 인간의 행동과 유사한 게 아니라 땜질과도 닮았습니다. 인간의 어떤 의도를 가지고 프로젝트에 정확하게 만든 도구들과 원재료에 의존하지만 땜질은 잡동사니를 가지고도 해나갑니다. 자신이 무엇을 생산하려 하는지조차 모르는 채로 무언가가 생산된다는 것입니다. 다윈도 이것에 주목을 했는데요. 기존의 부품들이 어떻게 새로운 구조물이 되는지 어떤 특정한 과제를 맡은 것들이 다른 기능을 하는 현상들에 대해서도 해명할 수 있을 것이다.  쓸모없는 기관처럼 보이는 것들이 과거에는 어떤 기능을 했다는 것도 그렇게 보면 쉽게 설명되겠죠. 

 

뇌는 이렇게 정신적인 과정을 담당하는 기관이기 때문에 고유한 역할을 가진 세포 단백질들이 있을 거라고 가정되었습니다. 하지만 진정 고유한 단백질은 놀랄 만큼 적고 뇌에만 있는 신호 전달 경로도 지극히 적다고 합니다.  굉장히 비슷한 기능을 하는 친척들이 많은데요. 고전적 조건화는 반사의 민감성을 아주 효과적으로 향상할 수 있고 학습 효과도 더 오래갑니다. 왜 그런 것일까요?

 

고전적 조건화를 연구한 사람이 20세기 이반 파블로프인데요. 개가 과거에 먹이를 가져다준 조수가 다가오면 침을 흘리기 시작하는 것에서 출발하였습니다.  중립적인 자극, 곧 조수를 보는 것이 개의 침 분비를 촉발한 것입니다. 이런 식으로 비효과적인 자극도 다른 강한 자극과 연결되면 효과적인 반응에 도움이 됩니다. 고전적 조건화는 학습 연구에서도 특별한 지위를 저지하는데요. 두 사건을 연결하는 법을 학습할 때 따르는 규칙들 가운데 가장 단순하고 명확한 얘들을 제공합니다. 최선의 학습은 조건 자극이 무조건 자극보다 약간 먼저 시작되는 것이고 두 자극이 동시에 종결될 때 일어납니다. 시간적으로 근접한 자극들이 연결되어 그다음 자극과 반응을 가져오는 겁니다.

 

그 사이 신경계 내부에서는 무슨 일이 일어나고 있을까요. 현재까지 생물학자들이 알아낸 것은 반사 회로의 한 부분에서 일어나는 변화뿐입니다. 즉 감각 이론과 운동 뉴런 사이의 직접 연결이 어떻게 변화하는지만 알려져 있습니다.