단기 기억과 장기 기억에 대하여

우리는 지난 포스팅에서 인지의 관점에서 서술 기억에 대해서 다루어봤는데요. 이번 시간에는 서술 기억의 바탕에 놓인 뇌 시스템에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 대뇌의 피질 구역들은 어떤 대상을 떠올리는 표상의 저장소 구실을 하는 것으로 보이는데요. 그러나 비서술의 기억에서와 달리 단기 서술 기억이 장기 서술 기억으로 바뀌는 변화는 그 뇌 구역들에서 시냅스 연결이 더 강해지는 것만으로는 이루어지지 않는다고 합니다. 이렇게 단기 기억이 장기 기억으로 바뀌기 위해서는 안쪽 관자엽 시스템이 중요한 구실을 한다고 하는데요.

 

단기 기억이 장기 기억으로 바뀐다는 것은 곧 학습이 된다는 것이고, 이렇게 장기적인 표상이 제조직화와 안정화를 통해서 결국은 피질에 정착하기까지의 긴 기간에도 결정적으로 중요하다고 합니다. 단기 기억은 정보를 일시적으로만 보유하는 기억작용을 가리키는데요. 이렇게 단기적으로 일시적으로 보류되면, 그 정보는 결국 망각되거나 아니면 더 안정적인 영구적 장기 기억이 통합될 수 있습니다. 또 단기 기억은 즉각 기억과 작업 기억이라는 두 가지 핵심 용어로 말할 수 있는데요. 즉각 기억이라는 거는 의식적으로 보유할 때 아주 순간적으로 현재 관심의 초점에 있고, 생각의 흐름을 점유하는 정보라면 무척 제한적이고 되새기지 않으면 30초 내에 사라져 버립니다.

 

즉각 기억은 내가 서술 기억을 지탱하는 방식을 이해하는데 아주 중요하다고 합니다. 이 즉각 기억의 내용을 능동적으로 우리가 되새긴다면, 그 시간 그러니까 망각되기까지 그 시간을 확장해서 몇 분 동안도 보유할 수 있다고 합니다. 이렇게 확장된 기억을 작업 기억이라고 합니다. 이 작업 기억이 유지되어야 결국 장기 기억으로 뇌에 남을 수 있는 거겠죠. 그래서 단기 기억이라는 것을 그저 장기 기억과 비교해서 하나의 개념으로 보기보다는 즉각 기억과 작업 기억에 두 가지로 나누어서 살펴보는 게 더 타당하다고 해요.

 

그러면 이러한 단기 기억들이 장기 기억으로는 어떻게 저장될까요. 영장류는 시각 시스템을 가지고 있고 그 구조적인 특징이 있습니다. 망막에서 온 정보가 뇌의 뒤쪽에 위치한 v1이라는 한 구역에 도달합니다. 그다음에는 v1 구역에서 앞쪽으로 뻗은 두 개의 주요 경로를 따라서 시각 처리가 이루어집니다. 그 두 경로란 뇌의 아랫부분을 통과하는 배 쪽 흐름과 윗부분을 통과하는 등 쪽 흐름이 있습니다. 배 쪽 경로를 통한 시각 처리는 관자협으로 이어지면서 결국 관자 t2 구역에 도달합니다. t2 구역은 상위 시각 담당 구역의 하나로 대상의 시각적 형태와 질의 분석을 담당합니다. 시각 정보 처리의 두 번째 흐름인 등 쪽 흐름은 v1 구역에서 PG 구역으로 나아갑니다. PG 구역은 대상의 공간적 위치 대상들 사이의 공간적 관계 공간상의 특정 위치에 도달하는 데 필요한 계산을 합니다. 이렇게 배 쪽 흐름과 등 쪽 흐름의 각각의 흐름들은 제각각 특화된 방식으로 시각 지각에 필요한 정보 처리에 기여합니다. 어떤 구역들은 색깔을 분석하고 다른 구역들은 운동 방향을 분석하고 또 다른 구역들은 깊이나 방향성을 분석합니다. 이 배 쪽 흐름과 등 쪽 흐름의 구역들은 동시에 활성화되고 우리가 무엇인가를 볼 때 지각된 내용이 장기 기억이 될 수 있습니다. 동시에 장기 작업 기억으로도 존속할 수 있습니다. 그 과정에 아주 핵심적으로 작용하는 게 관자엽이라고 말씀을 드렸는데요. 이 관자엽은 최종 저장소라기보다는 기억할 내용을 무엇으로 결정할지 처리하고 분석하는 일을 담당합니다. 그래서 이 기역은 PG 구역과 t2 구역 그리고 기타 부 구역에 분산되어 있습니다. 그 뉴런들이 겪은 모든 변화의 총합이 바로 이 지각된 내용에 대한 장기 기억이라고 할 수 있습니다. 뇌 손상 환자들에 대한 연구는 이런 장기 기억이 어디에 저장되는지를 알려줍니다. 데네 피질은 놀랄 만큼 세밀하게 특화되어 있고요 그 기억의 유형에 따라 다양한 뇌 구역이 각각 기억 저장에 관여한다는 것을 알 수 있습니다.

인간 뇌의 왼쪽 관절 구역이나 왼쪽 이마 구역이 손상된다면 특정 범죄의 지식은 선별적으로 상실될 수도 있습니다. 어떤 환자는 작은 무생물에 대한 지식은 상실하면서도, 큰 무생물에 대한 지식은 보유할 수 있었다고 합니다. 그러니까 학습에 대한 감각 시스템과 운동 시스템은 학습된 정보가 최종적으로 어디에 저장될지에 대한 영향을 미친다는 것입니다.

 

fmri 영상 기법을 활용하면 특정 범죄 지식이 뇌 속 어디에 저장되는지를 어느 정도 파악할 수 있는데요. 동물의 이름에 더 강하게 반응하는 뇌 구역은 관절이고 특히 운의 관절 중에서 색깔과 질감을 포함해서 시각적인 정보와 유동적인 운동 패턴에 대해 정보를 담당하고 있다고 합니다. 시각 기억과 즉각 기억이 비교적 영속적인 장기 서술 기억이 되려면 뇌 안쪽 환자 엽은 발생하는 기억의 여러 측면들을 동시에 저장해야 합니다. 그리고 이 관절염이 손상됐을 때 우리는 기억상실증을 겪을 수 있다고 봅니다. 뇌수술, 머리 부상, 뇌졸중, 혈류 부족, 산소 결핍병에 의한 간접 손상의 결과로 이 기억 상실은 발생할 수 있는데요. 알츠하이머병도 이 안쪽 관절염에서 맨 먼저 퇴행이 시작되기 때문에 기어 결함이 나타나는 것으로 볼 수 있습니다. 또 알코올을 남용해도 안쪽 관자 핵과 해부학적으로 연결된 안쪽 시상과 시상 하부가 손상된다고 합니다.