뇌란 <기억 그 자체>였다.

뇌란 <기억 그 자체>였다.

- <기억의 메커니즘> 상세 해설-

 

 

 

기억과 뇌의 관계 그리고 기억의 메커니즘의 상세한 것을 분명히 하는 논문이 발표되었다. 연구결과에 따르면 기억이란 <뇌에 축적되는> 것이 아니라 뇌가 <기억 그 자체>이고 뇌세포나 시냅스(synapse) 등이 <시간을 이해>하고 있는 것이라 한다.

당신의 중요한 기억을 떠올려 보라. 중요한 시험에서의 승리. 아이의 얼굴을 처음 본 순간, 사랑에 빠진 것을 알아차린 그 날. 그 기억은 하나의 사상(事象)은 아닐 것이다. 기억을 재구성할 때 사람은 냄새나 색채, 누군가의 이상한 발언을 생각해내고 그에 대하여 품은 모든 감정을 추체험한다.

뇌는 이러한 밀리 초의 단위의 인상을 모아서 잇고 합치고 모자이크를 만들어낸다. 그 능력이 모든 기억의 기초이다. 연장하여 생각하면 <당신 자신>의 기초이기도 한다.

이것은 단순한 형이상학적인 포엠이 아니다. 어떤 지각경험도 뉴런의 분자에 변화를 생기게 하여 뉴런끼리 접속을 재편성한다. 곧 뇌는 문자 그대로 기억으로 되어 있어서 기억은 항상 뇌를 만들고 바꾸어 가는 것이다.

 

 

뇌 안의 세포나 시냅스는 <시간을 이해>하고 있다.

 

기억과 뇌의 관계에 대한 이러한 이론적 구조의 역사는 오래다. 그리고 2017년 7월 19일부로 『Neuron』지에 게재된 광범한 최신 레뷰논문에서는 다시 상세한 메커니즘이 논해지고 있다. 기억이 존재할 수 있는 것은 뇌 안의 분자, 세포, 시냅스가 <시간을 이해하고 있기> 때문이다.

기억을 정의하는 것은 시간을 정의하는 것과 같다고 할 정도로 어렵다. 광의로서는 기억이란 시스템에 일어나는 변화이고 그 시스템의 장래의 작용을 변화시키는 것이라고 정의된다.

<전형적인 기억이란 과거의 어느 시점에 활발했던 뇌의 복수의 부위의 연결됨이 다시 활성화하는 것에 지나지 않다>고 말하는 것은 논문 공저자의 한 사람인 신경과학자인 니코라이 쿠쿠슈킨( Nikolai Ivanovich Kukushkin, 1923년- 1995=소련의 군인)이다.

그리고 모든 동물만이 아니라 많은 단세포생물마저도 어떤 모양으로 과거로부터 배우는 능력을 가진다.

예를 들면 군소(바다에 사는 연체생물)이다. 진화의 관점에서 보면 군소와 사람은 아득히 떨어져 있다. 그러나 어느 쪽이든 뉴런을 가지고 군소도 사람도 같이 기억 같은 것을 형성할 수가 있다. 군소의 아가미를 자극하면 군소는 다음에 무서운 손가락이 가까이 온다는 것을 본 경우 최초보다 빨리 아가미를 쭈그리게 된다.

연구자들은 군소가 아가미를 쭈그리는 것을 학습한 때에 시냅스 결합이 강화되는 것을 발견하고 다시 그 변화를 가져오는 분자도 발견하였다. 놀라운 것은 사람의 뉴런에도 이와 비슷한 분자가 있다.

도대체 이것이 당신의 중요한 추억과 관계한다는 것일 것이다. <뉴런의 유니크한 점은 몇 천개라는 다른 뉴런과 각각 매우 특이적으로 연결을 구축할 수 있다는 것이다.>고 쿠쿠슈킨은 말한다. 이러한 연결을 네트워크로 하는 것은 이들의 특이적 연결 곧 시냅스(뉴런끼리의 접합부)가 신호의 강약에 따라 조정되기 때문이다. 곧 모든 경험(아가미를 쑥쑥 지르는 경험을 포함)에는 뉴런의 연결의 상대강도를 변화시키는 힘이 있기 때문이다.

 

기억이란 <시스템 그 자체>

 

그런데 이러한 분자나 분자가 제어하는 시냅스가 기억이라는 생각은 틀린 것이다. <분자, 이온 채널(ion channel/이온 통로) 상태, 효소, 전사 프로그램, 세포, 시냅스, 거기에다 뉴런의 네트워크 전체를 후비어 뒤집어보면 기억이 축적되어 있는 장소 등 뇌 안 어디에도 없음을 안다.>고 쿠쿠슈킨은 말한다.

이것은 기억이 관계하는 뉴런의 가소성(외계의 자극 등에 의하여 항상 기능적, 구조적인 변화를 일으키는 것)이라고 불리는 특성 때문이다. 환언하면 기억이란 <시스템 그 자체>이다.

더구나 기억형성의 증거는 생명 계통수의 어디에서나 보인다. 신경계를 가지지 않는 생물마저 예외 없고, 연구자들은 박테리아에 빛의 점멸을 예측시키는 데 성공하고 있다. 군소의 반응과 같은 원시적인 기억이라도 진화적 관점에서는 유리해진다고 쿠쿠슈킨은 설명한다.

그의 말을 빌리면 <생물이 과거의 일부를 미래와 통합하여 새로운 과제에 도전할 수 있게 된다.>이다.

사람의 기억은 아무리 중요한 기억이라도 입자 레벨에서 출발한다. 당신의 어머니의 얼굴은 최초는 대량의 광자로서 당신의 망막에 내려 부어서 망막이 시각야(視覺野)에 시그널을 보낸다. 소리를 들으면 시각야가 음파를 전기신호로 변환한다. 호르몬은 <이 사람과 있으면 기분이 좋다.>고 하는 것처럼 경험에 문맥을 더한다.

이 이외에도 무한이라고 해도 좋을 정도로 방대한 수의 입력이 연쇄적으로 뇌 안을 뛰어 다닌다. 뉴런, 제어분자, 그것에 의하여 생겨난 시냅스에는 관련하는 모든 부차적 사상(事象)이 그 발생의 시계열(時系列)과 함께 부호화되어 있다고 쿠쿠슈킨은 말한다. 그리고 경험 전체가 하나로 마무리되어 소위 타임윈도우(time window/시간창) 안에 수납되는 것이다.

 

기억은 복수의 시간 스케일로 분해된다.

 

물론 어떤 기억도 단독으로 존재하고 있는 것은 아니다. 뇌는 경험을 동시에 경험하는 복수의 시간 스케일로 분해한다. 마침 소리가 동시에 들리는 다른 주파수의 각각으로 분해되듯이 어떤 경험에서도 복수의 시간 스케일이 동시에 경험되고 있다.

어떤 체험의 기억이란 상세한 개개의 기억이 길이가 다른 복수의 타임윈도우 안에 존재한다. 들여 넣는 구조의 시스템이다. 이러한 타임윈도우에는 기억을 구성하는 모든 부분이 수납되어 있다. 사람이 실제로 일어난 일을 지각하는 스케일에서는 구해서 취해지지 않는 분자에 의한 정보의 주고받음도 포함한다.

이 메커니즘을 이해하는 것은 신경과학자라도 매우 어렵다. 기억형성의 구조의 상세함을 알기에는 아직도 시간이 걸릴 것이다. <이상적인 세계에서라면 뉴런 하나하나의 거동을 실시간으로 추적할 수 있지만>하고 쿠쿠슈킨은 말한다.

현재로서는 사람의 신경회로지도의 제작에 관여하는 <사람 코넥톰(Human connectome）>등의 최첨단 프로젝트라도 아직 정지상태의 뇌의 전체상을 잡으려고 하는 단계이다. 그 연구 프로젝트 자신에 움직임을 주기에는 시간이 문제가 될 것이다. 꼭 기억 그 자체와 같이.

<뇌=컴퓨터>라는 비유가 뇌과학의 발전을 방해하고 있는지 모른다.

===* 코넥톰（connectome）이란, 생물의 신경 안의 각 요소(뉴런, 뉴런군, 영야/領野 등) 사이의 상세한 접속 상태를 나타내는 지도, 곧 신경회로의 지도를 말한다. 이어지는 접속한다는 의미를 가진 영어의 코넥트（connect）라는 말과 <전체>를 나타내는 오므(-ome）라는 접미어에서 만들어진 말이다. 인간의 신경회로지도 전체를 말할 때는 특히 사람 코넥톰(Human connectome）이라고 이름 붙여진다.===

 

출처=wired.jp › 2017/08/12 › your-brain-is-memories

일본어원문=脳とは「記憶そのもの」だった 「記憶のメカニズム」の詳細 ...