강력한 기억력의 원천은 ‘보상’

과학기술

강력한 기억력의 원천은 ‘보상’
보상 정도에 따라 기억력 더 높아져

2019.05.20 11:41 이강봉 객원기자

마음속에서 정보를 유지하는 능력을 기억력이라고 한다.

학문, 예술, 스포츠 등 인간 삶과 관련된 모든 분야에서 두각을 나타내기 위해 가장 필요한 능력이라고 할 수 있다.

그동안 많은 과학자들이 이 기억력을 높이기 위한 방안을 연구해왔다. 그러나 충분한 수면과 휴식을 취한다든지, 적극적인 삶을 살아야 한다든지 하는 등의 충고 수준에 머물렀다. 이런 문제를 최근 뇌과학자들이 해결하고 있다.

쥐의 기억력을 테스트하기 위해 설치한 미로. 먹이가 있는 장소에 더 많은 음식 알갱이를 놓았ⓒ

쥐의 기억력을 테스트하기 위해 설치한 미로. 먹이가 있는 장소에 더 많은 음식 알갱이를 놓았을 때 쥐들이 매우 뛰어난 기억력을 발휘하는 것으로 나타났다. 기억력과 보상과의 상관관계를 말해주고 있다. ⓒwikipedia

NERF, 보상‧기억력 역학관계 밝혀내

지난달 30일 과학 뉴스 사이트인 ‘유레카얼럿(EurekAlert)’에 따르면 벨기에 플랑드르 뇌전자공학연구소(NERF) 과학자들이 새로운 사실을 밝혀냈다.

‘강력한 요구와 보상(highly demanding rewarding)’에 대한 경험이 기억력 강화의 원인이 되고 있다는 것.

그동안 기억력을 상승시키는 요인으로 수면, 휴식 등 여러 가지 건강요법들이 제시돼왔다. 그러나 뇌세포 안에서 ‘강력한 요구와 보상’ 시스템이 작동하고 있다는 기억 메커니즘이 밝혀진 것은 이번이 처음이다.

사람을 포함한 동물들은 공통적인 기억 메커니즘을 운용하고 있다. 어떤 체험을 할 경우 그 중요도를 판단해 기억을 하거나 잊어버리게 된다.

NERF 연구팀이 밝혀낸 것은 보상심리와 기억력 간의 상관관계다.

연구에 참여한 파비안 클로스터만(Fabian Kloosterman) 교수는 “쥐 실험을 통해 요구와 함께 강력한 보상이 이루어질 것으로 예상되는 체험을 했을 경우 기억력이 더 오랫동안 지속됐으며, 또한 더 강력히 작동하고 있었다”고 말했다.

뇌과학계는 기억력 연구에 핵심이 되는 매우 중요한 사실을 밝혀냈다고 보고 있다. 또한 향후 기억력 연구에 통찰력을 부여하고, 교육계 등 관련 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 보고 있다.

관련 논문은 자연과학 분야 세계적인 과학학술지 ‘셀(cell)’ 최근호에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Post-learning Hippocampal Replay Selectively Reinforces Spatial Memory for Highly Rewarded Locations’이다.

연구팀은 논문을 통해 무엇인가 새로운 사실에 직면했을 때 해마의 신경세포가 그 경험을 기억해 필요할 때마다 재생한다는 사실은 이미 알려진 사실이라고 말했다.

그러나 어떤 두드러진 경험들이 어떤 과정을 거쳐 ‘기억의 공고화(memory consolidation)‘에 이르게 되는지 밝혀지지 않고 있었지만 이번 연구를 통해 강력한 보상이 이루어질수록 기억력이 강해진다는 사실을 발견했다고 말했다.

도전적 상황에서 더 뛰어난 기억력 발휘

사람 등 포유류 뇌에서 기억을 관장하고 있는 부위는 관자엽 안쪽에 있는 해마(hippocampus)다. 새로운 사실을 기억하고 학습 활동을 관장하는 중요한 기관이다.

뇌에서 신경 단위 세포가 생성되는 몇 안 되는 영역 가운데 하나로 무엇인가 중요하다고 판단되는 새로운 경험을 통해 새로운 사실을 인식할 경우 ‘기억의 공고화 과정’을 거쳐 장기간 그 사실을 기억하게 된다.

클로스터만 교수 연구팀은 해마에서 이루어지는 이 기억의 공고화 과정이 반복적인 경험뿐만 아니라 또 다른 요인에 의해 강화되고 있다고 판단했다.

특히 기억력이 긍정적인 보상 효과와 큰 관련이 있다고 보고, 쥐 실험을 시도했다.

먼저 미로 속에 있는 쥐들에게 두 가지 먹이 환경을 부여했다. 9개의 음식 알갱이와 1개의 음식 알갱이가 놓여 있는 장소를 제공한 후 이 장소를 알고 있는 쥐들이 어떤 장소를 더 잘 기억하고 있는지 관찰했다.

그리고 9개의 음식 알갱이가 있는 장소를 훨씬 더 잘 기억하고 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

연구팀은 쥐의 기억력이 어느 정도에 도달할 수 있는지 파악하기 위해 매우 찾기 어려운 미로를 설정하고 먹이가 있는 장소에 9개의 음식 알갱이를 놓은 후 이 장소가 있다는 사실을 알고 있는 쥐들이 어떻게 먹이를 찾아가는지 관찰했다. 그러자 예상하기 힘든 강력한 기억력을 발동하며 먹이가 있는 장소를 찾아내고 있었다.

연구에 참여한 프레데릭 미콘(Frédéric Michon) 박사는 “찾아가기 힘든 매우 복잡한 장소인데도 불구하고 쥐들이 강력한 기억력을 발동해 그것을 찾아들어가는 것을 확인할 수 있었다”고 말했다.

박사는 “실험 결과에 비추어 강력한 보상 시스템 또한 강력한 기억력을 발휘하고 있으며, 도전적인 상황일수록 더 높은 기억력을 발휘하게 된다”고 설명했다.

이 같은 실험 결과를 토대로 연구팀은 해마의 기억재생 과정이 보상과 관련돼 있다는 사실을 설명할 수 있었다.

강력한 보상이 주어질수록 기억력이 더 강화되고, 또한 모험을 감수해야 할 도전적인 상황에서도 그 일을 수행하게 된다는 것. NERF 연구팀은 현재 보상 시스템과 해마 신경세포 간의 연관 관계를 추적하고 있는 중이다.

그동안 과학자들은 기억력의 차이가 체험이 해마 신경세포에 어느 정도 각인되느냐에 따라 결정된다고 판단해왔다.

NERF의 이번 연구 결과는 기억의 각인 과정에서 ‘강력한 요구와 보상’ 체계가 중요한 영향을 미친다는 것을 말해주는 것으로 향후 교육을 비롯한 관련 분야에 폭넓은 통찰력을 부여할 것으로 보인다.

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