[과학] 새로운 기억은 왜 옛 기억을 덮어버리지 않을가?

영국 주간지 《자연》공식 사이트에 따르면 과학자들은 대뇌가 어떻게 ‘재앙적인 망각’, 즉 새로운 기억을 형성할 때 이전의 기억에 대해 외곡과 피복을 조성하는 것을 피면하는가에 대한 수수께끼와 관련해 새로운 단서를 발견했다. 연구팀은 쥐에 대한 실험에서 뇌가 부동한 수면 단계에서 각각 새로운 기억과 오래된 기억을 처리하는 것을 발견, 이는 가능하게 량자의 혼동을 막을 수도 있다고 인정했다.

미국 뉴욕대학의 시스템신경과학자 제르지 부자키는 이 발견이 다른 동물들에게서 확인될 수 있다고 가정하면 “이런 분리 처리가 인간에게도 일어날 것이라고 장담한다.”면서 왜냐하면 기억은 오래된 진화의 력사를 가진 시스템이기 때문이라고 말했다.

과학자들은 수면중에 뇌가 최근의 경험을 ‘재방송’한다는 것은 일찍부터 알고 있었다. 어떤 경력에 관여하는 동일한 신경원은 같은 순서로 방전되는데 이 메커니즘은 경험을 기억으로 굳히는 데 도움이 되고 동시에 장기 저장을 위해 준비를 한다.

연구팀은 수면중 뇌 기능을 연구하기 위해 쥐의 특징중 하나를 리용했다. 쥐는 수면의 일부 단계에서 눈을 반 쯤 뜨고 있다. 연구팀은 쥐가 잠을 잘 때 한쪽 눈을 모니터링했는데 깊은 수면 단계에서 쥐의 동공이 반복적으로 수축됐다가 원래 크기로 회복되는 주기마다 약 1분 동안 지속되는 것을 관찰했다. 생물원 기록에 따르면 경험에 대한 뇌의 재생은 대부분 쥐의 동공이 축소될 때 발생했다.

이는 과학자들로 하여금 동공 크기가 기억 처리와 관련이 있는지에 대한 의문을 갖게 했다. 이 점을 알아내기 위해 그들은 광유전학이라는 기술을 채용했다. 이 기술은 뇌에서 유전자 조작을 거친 생물원의 전기 활동을 촉발하거나 억제하기 위해 빛을 리용한다. 우선 유전자 조작을 거친 쥐를 훈련시켜 도구에 숨겨진 먹이를 찾도록 한다. 훈련이 끝난 뒤 쥐가 잠들었을 때 연구팀은 광유전학 기술을 리용해 재생과 관련된 생물원 방전 펄스를 줄였다. 연구팀은 각각 쥐의 동공이 축소되고 확대되는 수면 단계에서 이런 조작을 진행했다.

동공 축소 단계에서 생물원 방전을 줄이는 전제하에 잠에서 깬 쥐는 이전 먹이의 위치를 완전히 잊어버렸다. 론문 공동 저자인 코넬대학의 시스템신경과학자 당문박은 “우리는 쥐의 기억을 지워버렸다.”고 말했다. 반대로 연구팀이 쥐의 동공 확대 단계에서 생물원 방전을 줄인 뒤에도 쥐는 잠에서 깨여나 여전히 먹이를 찾을 수 있었다.

이 연구팀의 다른 실험에 따르면 수면중 동공 확대 단계는 자체 기능이 있는데 이는 형성된 기억을 처리하는 데 도움이 된다. 실험 대상의 쥐에게서는 그날 만들어진 기억이 아니라 잠들기 며칠전에 만들어진 기억을 의미한다.

론문의 다른 공동 저자인 코넬대학의 물리학자 아자하라 올리바는 “동공이 확대된 상태에서는 뇌가 옛 기억을 보존하고 동공이 축소된 상태에서는 뇌가 새 기억을 통합하고 있다.”고 말했다. 이 2단계 시스템은 “뇌가 어떻게 새로운 지식을 통합하면서도 옛 지식을 온전히 보존할 수 있는지에 대한 해답”일 수도 있다.

미국 캘리포니아대 샌디에고분교 시스템신경과학자 막심 바제노프는 이 론문은 매우 중요한 한걸음을 내디뎠으며 이미 형성된 기억과 새로운 기억에 대한 처리가 “완전히 혼동되지 않고 시간적으로 교묘하게 분리되여 있으며 만약 그렇지 않다면 혼란을 초래할 수 있다.”는 것을 보여준다고 말했다.

‘재앙적인 망각’은 마찬가지로 인공신경망에도 영향을 미치는데 대뇌를 모형으로 하는 계산법은 현재 많은 인공지능의 기초이다. 론문 공동 저자 당문박은 뇌가 어떻게 이 문제를 피할 수 있는지에 대한 심입되는 연구는 가능하게 사람들이 알고리즘을 개발하여 인공지능으로 하여금 이와 같은 문제를 피할 수 있도록 도와줄 수 있을 것이라고 말했다.

/참고소식

编辑：리철수