비서술 기억을 만드는 시냅스의 비밀

우리는 지난 글에서 서술 기억과 비서술 기억이라는 기억의 두 가지 유형에 대해 정리해봤는데요. 오늘은 비서술 기억에 시냅스가 어떻게 관여하는지에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
2022.05.03 - [교육심리] - 기억에 대한 연구의 흐름과 기억의 두 가지 유형

기억에 대한 연구의 흐름과 기억의 두 가지 유형

1. 비서술 기억이란 무엇인가?

오늘날 우리는 다양한 기억들을 뭉뚱그려서 비서술 기억이라고 부릅니다.
이 비서술 기억은 우리가 무엇인가를 어떻게 하느냐 하는 실행에 관련한 기억입니다.
예를 들면 다양한 운동, 지각, 습관, 감정, 민감화, 고전적 조건화, 조작적 조건화와 같은 기초 반사적인 학습의 결과겠지요. 이 비서술 기억은 반사적인 지식이기 때문에 반성적인 것과는 좀 거리가 있습니다.
예를 들면 자전거를 탈 때를 보겠습니다. 처음에는 핸들을 돌리는 것을 의식했던 사람이 자전거 타기를 완전히 배우고 나면 이 자전거 타는 방법은 하나의 기술로서 비서술 기억으로 저장되는 것입니다. 핸들 조작이나 페달 밟기가 자동으로 되고 반사적으로 이루어집니다. 오히려 이 자전거 타는 모든 과정에 신경을 쓰는 것은 자전거에서 넘어질 수 있는 위험이 됩니다. 과학자들은 이 광범위한 지식 그러니까 비서술 기억을 되게 흥미롭게 연구했는데요. 첫째는 비서술 기억의 존재는 무의식적 정신 과정이 정말로 존재한다는 생물학적 증거라는 점입니다. 프로이트가 역동적 무의식을 주장하였지만 비서술 지식 비서술 기억과는 조금 다른 개념이라고 할 수 있습니다. 무의식적인 갈등이나 성적인 추구가 들어있지 않은 개념이기 때문입니다. 일단 비서술 기억에 저장된 무의식적 정보는 결코 의식적 정보로 바뀌지 않는다고 합니다. 둘째 행동주의 심리학자들이 비서술적 형태의 기억을 다수 파악한 바가 있는데요. 바로 이반 파블 로프트 손다이크 같은 20세기 초 심리학자들이 이런 과정을 행동주의 관점에서 연구한 바가 있죠.

2. 비서술 기억의 실마리, 습관화

그렇다면 이 비서술 기억이 어떻게 우리 인간에게 저장되는 것일까요?
우리는 반복에 의한 습관화 해서 그 실마리를 찾을 수 있을 것 같습니다.
습관화는 인간의 부적절한 어떠한 방어 반응을 제거하는 역할을 합니다. 예를 들면 놀라운 어떤 사건을 접했을 때 처음에는 자라 보고 놀란 가슴 솥뚜껑 보고 놀란다는 말처럼 크게 생각했던 자극들이 반복에 의하여 점차 감소한다는 걸 알 수 있습니다. 이 습관은 동물 훈련의 필수 요소 이기도 한데요. 개는 훌륭하다는 프로그램에서도 많은 훈련을 통해 강아지들이 습관을 습관화를 시키고 또 자극에 둔감해지는 연습을 시키죠.
습관화는 도피 반응뿐만 아니라 성적 반응이 표출되는 빈도도 조절하는 데 도움이 됩니다. 신생아들 또한 습관화가 되는데요. 신생아들이 보는 시각적 자극이 반복됨에 따라 아이는 그게 둔감해지고 새로운 자료 새로운 색깔을 제시하면 아이는 다시 자극에 집중되고 심장 박동과 호흡에도 변화가 일어난다는 것을 알 수 있었습니다. 그 과정에서 신경 세포들의 신호 전달 능력이 변화가 되었다는 것을 우리는 추측할 수가 있는데요. 실제로 단기 기억은 신호 전달 능력을 가진 유런들의 기능적 변화가 일어난 것에서 비롯됩니다. 장기 기억은 구조적이고 해부학적으로 신호 전달 부위의 개수가 실제로 바뀌는 변화를 동반하지요.

3. 신경세포에서 일어나는 일, 시냅스

신경세포들은 시냅스라는 특수한 연결용 접합부를 통해 대략 1천 개의 다른 유형과 연결되어 있습니다. 인간의 뇌에는 총 100조 개가 넘는 시냅스 연결이 있고, 이 친구들은 특정 전용 경로들로 들어오는 전기 신호의 패턴을 분석하고 해석합니다.
예를 들면 우리의 시선이 누군가를 향할 때 우리가 그 사람의 목소리를 듣지 않고 얼굴을 보게 되는 것은 무엇 때문일까요? 우리 눈의 망막에 있는 신경세포들이 시각 정보를 처리하고 해석하는 뇌 부위들과 각각 연결되어 있기 때문입니다. 그것을 우리는 시각 시스템이라고 하죠.

이처럼 시냅스에서의 접촉을 통해 신경세포는 자신의 활동에 대한 정보를 근육이나 기관으로 전달합니다. 뉴런들은 역할들이 분 극화되어 있기 때문에 각각의 내부에서 정보가 예측 가능한 한 방향으로 일관되게 흐른다는 주장도 있습니다. 이는 실제로 입증된 내용인데요. 뉴런이 사용하는 신호 유형은 단순히 한 가지가 아니라 두 가지라고 합니다. 첫 번째는 자기 내부에서의 신호 전달을 위해서 뉴런의 한 구역 또는 다른 구역으로 정보를 전달하기 위해 천편일률적인 활동 전위를 사용한다는 점입니다. 두 번째는 뉴런이 시냅스 전달이라는 과정을 통해 다른 세포로 정보를 전달할 때는 세기가 다양한 시냅스 전위를 사용한다고 합니다. 이 두 유형 모두는 기억 저장에서 아주 중요한 역할을 합니다.

이렇게 세포들이 화학적으로 신호를 전달하는 것은 신경전달 물질이나 뇌신경세포에 국한되지 않는다고 합니다. 오히려 모든 다 세포 생물의 모든 세포가 사용하는 보편적인 소통 메커니즘이라고 합니다. 다만 이것이 다양한 기능적 시스템들로 특화되었을 뿐입니다.

4. 호르몬과 신경전달물질의 구분, 양자

호르몬과 신경전달물질은 몇 가지 공통점을 가지는데요. 호르몬에서는 샘 세포가 화학적 전달자를 혈류에 방출하여 멀리 떨어진 조직의 신호를 보냅니다. 예를 들면 음식을 섭취하고 나면 혈당 수치가 높아진다는 것입니다. 또 인슐린이라는 호르몬을 방출하게 하는 거죠. 그렇게 하는 데 있어서는 췌장에 있는 특정 세포들이 혈당 수치에 반응했기 때문입니다. 일종의 신호를 받은 것이죠. 인슐린은 이렇게 근육에 있는 인슐린 수용체에 작용해서 근육 세포들이 포도당을 수용하고 글리코겐으로 변환을 저장하게 합니다.

그런데 호르몬과 신경전달 물질에는 이런 차이도 있습니다. 신경전달물질은 호르몬보다는 훨씬 더 짧은 거리 안에서 작용합니다. 아주 가까이에 있는 세포들끼리 막을 사이에 두고 신호를 방출하는 거죠. 그리고 시냅스 전달은 호르몬 신호 전달보다 훨씬 더 빠릅니다. 표적 선택 능력도 훨씬 더 큽니다. 이 세포의 근접성은 뉴런의 능력, 그러니까 어떤 특별한 유형의 정보를 저장하는 데 핵심적으로 기여하는데요.

이렇게 신경전달물질은 표적 세포에서 다양한 반응을 일으킬 수 있다는 점에서 호르몬과 다릅니다. 호르몬은 정해진 표적 세포들에서 동일한 방식으로 작용을 하는데 신경전달 물질은 다양한 결과를 가져올 수 있다는 겁니다. 그렇게 되는 이유에는 개별 분자들로 신경 전달물질이 방출되는 게 아니라 정해진 크기의 꾸러미들로 방출되고 그 꾸러미 각각에는 약 5천 개의 분자가 들어있기 때문입니다. 카츠는 이 꾸러미를 양자로 명명하였고 양자는 신경 전달 물질 방출의 기본 단위가 됩니다.