기억과 해마

     우리가 흔히 머리가 좋다고 이야기하는 것은 다른 사람보다 지식을 효율적으로 터득하고 오랫동안 그 내용을 기억하는 경우를 일컫는다. 즉, 학습과정과 기억능력과 관련이 있다. 학습과정이란 지금 여러분이 이 글을 읽는 것을 말한다. 또한 매일 밥을 먹는 일, 그리고 웃고 울고 심지어 아이들이 떼를 쓰는 일도 모두 학습과정이다. 그런데 모든 사람이 이와 같은 일을 정확히 기억하고 있는 것은 아니다. 대부분의 일들은 10분의 1초밖에 지속되지 않는데 반하여 어떤 일은 평생을 가도 잊혀지지 않는 경우가 있다. 이것을 가리켜 전자는 '단기기억(primary memory)' 그리고 후자는 '장기기억(long-term memory)'이라고 말한다. 따라서 영재나 천재는 장기기억능력이 좋은 사람을 일컫는다.

그럼 왜 어떤 것은 금방 잊혀지고 어떤 것은 오랫동안 지속되는 것일까? 다시 말해서 오늘 아침에 내가 무슨 반찬에 밥을 먹었는지도 모르겠는데 어렸을 때, 아버지에게 이불 속에서 꼬집혔던 일을 생생하게 기억하며 초등학교 교가를 기억하고 있는 것일까? 아버지에게 이불 속에서 꼬집혔던 일은 필자에게 너무도 생소한 사건이었기에 잊혀지지 않는 것이며 또한 초등학교 교가를 아직도 외우고 있는 것은 6년 동안의 반복학습의 결과이다. 따라서 기억을 다시 기능적인 분류방법으로 나누는데 아버지에게 이불 속에서 꼬집혔던 일과 같은 특정한 사건이나 사실을 기억하는 것을 '에피소드 기억(episodic memory)' 이라 하고 초등학교 교가를 외우는 것을 '의미기억(semantic memory)'이라 한다. 그리고 또 한가지 기억이 있는데 차범근처럼 공을 잘 차는 운동과 관련된 기억을 '과정기억(procedural memory)'이라고 한다.

이러한 기억능력은 우리 머리의 옆 부분인 측두엽 속에 바닷말처럼 생긴 '해마(hippocampus)'라고 하는 부분이 있는데, 이 해마가 인간의 기억능력에 있어서 중요한 역할을 수행한다고 한다. 이러한 사실은 엉뚱한  뇌 수술 환 자의 관찰을 통해서 알게 된 것이다.

심한 간질을 앓고 있던 H.M이라는 남자 환자는 발잘을 치료하기 위하여 뇌 제거 수술을 받았다. 수술결과 간질 치료는 성공적이었지만 H.M의 기억에는 심한 부작용이 생겼다. H.M.은 I.Q수준은 평균 이상이고, 성격도 정상이고, 일상적인 대화도 잘한다. 그러나 단 한가지, 경험을 장기기억에 저장 할 수가 없었다. 가령 그와 만나서 한참동안 대화를 나누었다고 할지라도 다시 만나면 그는 상대방을 전혀 기억하지 못했다. 그는 수술받기 이전의 기억은 모두 정상이었다. 또한 단기기억(약 20초 정도 지속되는)도 정상적이었다.

H.M의 뇌 수술은 해마를 손상시킨 것이다. 뇌의 기타 구조물과 마찬가지로 해마는 뇌의 양쪽에 있다. 이 중 어느 쪽이건 한쪽의 해마만을 손상하면, 기억력을 심하게 저하시키지는 않는 것 같다. 그러나, H.M의 경우에는 양쪽 모두를 제거하였었다. 실제로는 해마와 편도체를 포함한 양쪽 측두엽 부위가 절개 되었다.

해마가 손상되었지만, H.M은 수술이전의 사건에 대하여는 기억하고 있다. 단 지 수술 후에 발생하는 새로운 일들을 기억하지 못할 뿐이다. 따라서 해마는 경험적 기억(에피소드 기억)이 저장되는 장소는 아니지만, 해마는 새로운 기억을 저장시키는데 결정적인 역할을 담당하고 있는 것이다. 확실하지는 않지만, 경험적 기억은 아마도 대뇌피질 어디엔가 저장되는 것이 아닐까라고 여겨지고 있다.

기억과 관련된 재미있는 실험이 한 가지 있다. 에딘버러 대학의 심리학자 모리스(Morris)는 그의 물 미로 (water maze) 실험에서 기억과 해마가 관련이 있다는 사실을 발견했다.

우선 그는 뿌연 물이 담긴 조그마한 수영장을 만들어 쥐를 수영하며 놀게 하였다. 여기에, 수영하다가 쥐가 올라가 쉴 수 있도록, 수면에서 약간 아래로 보일 듯 말 듯하게 작은 플랫폼을 만들어 주고, 쥐가 이 플랫폼을 찾아가는 경로를 추적하여 기억력을 분석하는 실험을 했다.

순진하게 수영을 즐기던 쥐는 처음 한동안 이 플랫폼의 위치를 기억하지 못하여 우연히 부딪히기 전에는 올라가 쉬지 못했다. 그러나, 공간 기억으로 어느 정도 새로운 환경에 익숙해지게 되면, 곧바로 플랫폼을 찾아 올라가 쉬곤 하였다. 하지만 해마체 부위에 손상을 입은 쥐는 시간이 충분히 오래 지나도 플랫폼의 위치를 좀처럼 기억하지 못했다.

어떤 측정에 의하면 뇌는 100조 가지의 정보를 저장할 수 있는데 반하여 컴류터는 10억 가지의 정보를 기억한다고 한다. 하지만 여기서 저장한다는 말의 의미를 잘못 이해하면 안 된다. 뇌 속에는 모든 정보를 저장할 만한 어떠한 장소도 없다. 만약 있다면 우리는 무거워서 머리를 달고 다니지도 못할 것이다.

그럼 어떻게 그 많은 정보들을 기억하는 것일까? 기억은 어떤 한 가지 구조가 기능을 발휘해서 유지되는 것이 아니라 뇌의 많은 다른 영역들이 제 기능을 발휘한 결과이다. 이처럼 뇌의 해마 구조에서 형성되는 단기 기억은 짧은 시간 동안 제한된 양의 정보를 저장함으로써 순간 순간으로 이루어지는, 과거가 되어지는 현재의 정신 세계를 연속시키는 기능을 한다고 할 수 있다.