기억은 어떻게 작용할까요?

최고의 기량은 우리 몸에만 국한된 것이 아닙니다. 우리 뇌는 배우고 성장하며, 우리를 목표 향해 나아가게 하는 놀라운 인지 능력을 지니고 있습니다. 노화 과정의 다른 많은 결과들과 마찬가지로, 이러한 능력은 나이가 들면서 점차 감소하는데, 특히 새로운 정보를 기억하고 최적의 기억 기능을 유지하는 능력이 그렇습니다. 

뇌에 미치는 이러한 노화 현상을 극복할 수 있을까요? 특히 기억력의 일부를 보존할 수 있을까요? 

임상 연구 결과에 따르면 그렇습니다. 

연구 결과에 따르면, ‘Neuralli Cognition+’에 함유된 프로바이오틱스 균주인 L. paracasei PS23™과 B. breve MCC1274™는 임상 연구에서 노화 중인 건강한 성인의 인지 건강을 지원하고 단기 기억력을 향상시키는 데 도움이 될 수 있는 것으로 나타났습니다. 

건강한 노화와 기억력

노화가 반드시 뇌 기능과 기억력의 불가피한 감소를 의미하는 것은 아닙니다. 여러분의 뇌는 몇 년이나 더 젊은 사람보다 더 건강하고 날카로울 수 있습니다. 뇌 건강을 최적화하는 데 중점을 둔 의도적인 생활 방식의 선택과 전략을 통해, 기억력 감퇴와 인지 기능 저하는 노화와 반드시 동일시될 필요가 없습니다. 수면, 식단, 스트레스 관리, 건강한 사회생활, 운동 등은 모두 연구 결과 뇌 건강에 도움이 되는 것으로 밝혀졌습니다. 또한 특정 프로바이오틱스 균주 역시 인지 건강과 기억력을 지원하는 것으로 나타났습니다. 여기에는 Neuralli Cognition+에 함유된 프로바이오틱스 균주인 B. breve MCC1274가 포함되며, 이 균주는 노년층의 단기 기억력을 향상시키는 것으로 확인되었습니다. 

MCC1274는 노화 과정에서 기억력과 인지 기능을 건강하게 유지하는 데 도움을 줍니다.

4건의 임상시험 결과를 바탕으로 볼 때, 비피도박테리움 브레베 MCC1274는 건강한 노년층의 인지 및 기억 기능을 현저히 향상시키는 것으로 나타났습니다. 4건의 연구 전반에 걸쳐, MCC1274를 섭취한 참가자들은 위약군에 비해 인지 기능 점수가 개선된 것으로 보고되었습니다. 

한 무작위 위약 대조 연구에서 연구진은 프로바이오틱스인 B. breve MCC1274가 기억력 문제를 겪고 있는 노년층의 인지 건강을 증진시킬수 있는지 조사했습니다. MCC1274를 복용한 참가자들은 즉각 기억(단기 기억의 일종), 지연 기억, 시각 공간/구성 능력이라는 세 가지 인지 영역에서 유의미한 개선을 보였습니다. 이러한 결과는 B. breve MCC1274가 건강한 노인의 단기 기억과 인지 기능을 지원하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

하지만, 기억이란 정확히 무엇일까요? 

기억에 대한 간단한 정의는, 과거에 배운 정보를 저장하고 시간이 지나도 이를 되살릴 수 있는 능력입니다. 더 넓은 관점에서 볼 때, 기억은 우리가 삶을 이해하도록 해주는 생명의 필수적인 요소입니다. 기억이 없다면, 우리는 주변 환경과 상호작용할 수 없을 뿐만 아니라, 우리 자신을 정의하는 삶의 경험들을 서로 연결 지을 수도 없을 것입니다.  

우리는 방금 알게 된 낯선 사람의 이름처럼 어떤 세부 사항들은 몇 초 만에 기억에서 사라진다는 것을 알고 있습니다. 반면, 고등학교 마스코트의 이름이나 파리가 프랑스의 수도라는 사실처럼 훨씬 더 오랫동안 머무르는 것들도 있습니다. 그리고 평생 지속되는 기억과 기술들도 있습니다. 첫 키스를 떠올려 보거나, 자전거 타는 법을 절대 잊지 못하는 것을 생각해 보세요. 이러한 기억들은 단순히 오래전에 배운 단 하나의 정보를 반영한 것이 아니라, 감정과 자아 의식이 가득한 풍부한 지식의 풍경입니다. 

인지 연구에 따르면, 기억은 단순한 단기 또는 장기 저장소보다 훨씬 더 복잡한 것으로 밝혀졌습니다. 기억은 여러 신경 과정과 뇌 영역으로 구성되어 있으며, 이들은 의식적이든 무의식적이든 과제와 목표를 달성하기 위해 유용한 정보를 기록하고, 정리하며, 회상하는 데 함께 작용합니다. 그리고 궁극적으로, 기억은 우리가 누구인지를 정의합니다. 

이 글에서는 기억에 관한 과학적 원리를 자세히 살펴봄으로써, 나이가 들면서 기억력과 전반적인 뇌 건강을 어떻게 관리하고 증진할 수 있는지에 대한 이해를 넓혀보고자 합니다. 

기억의 실타래가 풀리다

기억은 고대부터 철학적·과학적 탐구의 대상이 되어 왔음에도 불구하고 여전히 수수께끼로 남아 있다. 플라톤의 ‘밀랍판’ 비유는 기억을 영혼 속에 있는 밀랍 덩어리에 새겨진 흔적에 비유했으며, 이는 기억의 여신인 그리스 신 므네모시네가 준 선물이었다. 이러한 고대의 시작 이후로 큰 진전이 이루어졌음에도 불구하고, 인간 기억의 매혹적인 본질은 여전히 진행 중인 신경생물학적 연구의 핵심 주제로 남아 있다.  

아직 풀리지 않은 의문들이 많이 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고, 수십 년에 걸친 연구를 통해 기억이 형성되고, 저장되며, 회상되는 메커니즘의 근간을 이루는 핵심 원리들이 밝혀졌습니다. 이러한 메커니즘을 이해하는 것은 인지 건강과 기억력 지원에 관한 논의에 중요한 맥락을 제공합니다.

기억은 어떻게 작용할까요?

기억은 단일한 현상이 아니라, 뇌의 서로 다른 영역들 사이에 형성된 신경학적 기능과 연결망이 얽혀 이루어진 복잡하고 정교한 네트워크입니다. 이는 수많은 악기로 구성된 오케스트라에 비유할 수 있는데, 각 악기는 고유한 소리를 내며 악보의 서로 다른 부분을 담당합니다. 기억이 없다면 우리는 경험을 연결하거나, 배우거나, 심지어 우리 삶의 의미를 파악하는 것조차 할 수 없을 것입니다.

우리 뇌에는 기억을 형성하고 유지하는 데 함께 작용하는 여러 가지 과정이 있습니다. 여기에는 내측 측두엽(특히 해마)과 편도체(즉, 편도체의 기저외측 복합체)를 비롯한 뇌의 여러 영역이 관여합니다. 근본적으로 기억의 형성은 일련의 뉴런들이 다른 뉴런 집단과 상호 연결되어, 기억을 표현하는 체계적인 시스템을 형성하는 과정을 수반합니다. 이러한 과정을 통해 뇌는 정보나 기억을 인코딩하고, 저장하며, 회상할 수 있게 됩니다.

신경과학자들은 종종 뇌를 인체의 마지막 미개척 분야로 여기며, 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 해답을 끊임없이 찾고 있습니다. 여기에는 기억의 과정도 포함됩니다. 

기억은 서로 연결된 수많은 뇌 시스템과 관련되어 있기 때문에, 과학자들은 정보가 어떻게 처리되고 저장되는지를 설명하기 위해 다양한 이론 체계를 개발해 왔습니다. 이러한 이론들은 오늘날 우리가 기억에 대해 알고 있는 내용의 상당 부분을 형성해 왔습니다.

기억의 모델

독일의 심리학자 헤르만 에빙하우스는 기억에 대한 실험적 연구의 선구자로 인정받고 있습니다. 1885년, 에빙하우스는 ‘망각 곡선’ 연구 결과를 발표했는데, 이 연구를 통해 학습 곡선의 본질, 즉 정보를 복습하고 반복하면 해당 지식의 유지력이 향상된다는 사실을 밝혀냈습니다. 에빙하우스에 이어 심리학자 윌리엄 제임스는 1890년에 1차 기억과 2차 기억으로 구성된 이중 저장소 모델을 제안했는데, 이는 오늘날의 단기 기억/작업 기억과 장기 기억에 해당하는 초기 개념이었다. 

그 이후 과학자들은 기억이 어떻게 작용하는지 설명하기 위해 여러 가지 이론적 틀, 즉 기억 모델을 제시해 왔다. 다음은 학계에서 여전히 널리 사용되고 있는 가장 중요한 세 가지 모델이다.

다중 저장소 메모리 모델

기억에 관한 일반적인 이론 중 하나는 정보가 흐르는 세 가지 기억 저장소(감각 기억, 단기 기억, 장기 기억)가 존재한다고 가정한다. 이를 다중 저장소 기억 모델 또는 앳킨슨-시프린 모델 (1968)이라고 하며, 이 분야에서도 가장 잘 알려진 이론 중 하나이다(그림 1).

이 모델은 기억을 감각 등록기, 단기 기억 저장소, 장기 기억 저장소라는 세 가지 구조적 구성 요소로 분류합니다. 원시 감각 데이터나 정보는 먼저 감각 등록기로 들어오며, 이곳에서 매우 짧은 시간 동안 유지되다가, 사람이 주의를 기울이지 않으면 곧 소실되거나 사라집니다. 이 모델에서 단기 저장소는 ‘작업 기억’으로 정의되며, 여기서는 과제를 수행하기 위해 감각 등록부와 장기 저장소 모두에서 온 정보가 처리됩니다. 장기 저장소는 단기 저장소에서 전달된 정보를 보관합니다.  

정보가 장기 기억 저장소로 이동할지, 아니면 잊혀질지는 그 정보가 어떻게 처리되느냐에 따라 결정된다. 이를 설명하기 위해 앳킨슨과 시프린은 뇌를 정보를 관리하기 위해 다양한 제어 과정을 사용하는 컴퓨터에 비유했다: 

주의 

감각 등록부에 잠시 저장된 들어오는 정보나 원시 데이터에 주의를 기울이거나 선택적으로 집중하는 동시에, 배경의 “잡음”이나 관련 없는 정보를 걸러내는 행위. 예: 붐비고 시끄러운 공항 터미널에서 귀가 비행기 지연 및 게이트 변경을 알리는 사람의 목소리를 포착한다. 

리허설 

최근에 접한 정보를 의식적으로 반복하거나 되새김으로써, 그 정보를 단기 기억에 저장해 잊어버리지 않도록 하는 것. 예: 새로운 게이트로 걸어가는 동안 머릿속으로 게이트 문자와 번호를 몇 번 되새깁니다. 

인코딩 

뇌가 원시적인 감각 정보를 장기 기억 저장소에 저장하고 기억으로 불러올 수 있는 구조나 형식으로 변환하는 과정. 예: 새로운 게이트 번호가 자신의 행운의 숫자이자 이름의 첫 글자라는 것을 알아차립니다. 이러한 연관성은 인코딩되어 장기 기억 저장소로 옮겨집니다. 

검색 

장기 기억에 저장된 정보를 단기 기억으로 다시 불러오거나 회수하여 적극적으로 활용할 수 있도록 하는 과정. 예: 새로운 탑승구로 가는 도중, 30분 동안 점심을 먹기 위해 잠시 멈춥니다. 계산할 때, 장기 기억에 저장되어 있던 문자와 숫자가 문득 떠오르자마자 바로 탑승구로 향합니다. 

앳킨슨-시프린의 다중 저장소 모델은 연구자들이 당시 주류를 이루던 여러 이론들을 인간 기억에 대한 하나의 정보 처리 이론으로 우아하게 통합해 설명했기 때문에 흔히 ‘모달 모델’이라고 불린다. 이들의 획기적인 기억 이론적 틀은 기억 연구 분야에서 가장 영향력 있는 성과 중 하나로 평가받고 있다.

작업 기억 모델 

다중 저장소 모델은 기억의 구조에 대한 훌륭한 통찰력을 제공했지만, 일부 연구자들은 이를 단기 기억이나 작업 기억에 대한 지나치게 단순화된 설명으로 보았다.

1974년, 영국의 심리학자 앨런 배들리 (Alan Baddeley )와 그레이엄 히치(Graham Hitch)는 앳킨슨(Atkinson)과 시프린(Shiffrin)이 제시한 작업 기억 개념을 더욱 구체화한 작업 기억 모델을 제안했다. 그들은 작업 기억이 단순히 단기 기억 저장소의 한 구성 요소가 아니라, 정보의 저장 및 조작을 지원하는 여러 하위 시스템으로 구성된 역동적이고 다중 구성 요소로 이루어진 시스템이라고 주장했다(그림 2).

작업 기억 모델의 구성 요소는 다음과 같습니다: 

1. 음운 루프 - 작업 기억의 ‘내면의 귀’이자 ‘내면의 목소리’입니다. 음운 루프는 앳킨슨-시프린 모델에서 설명된 ‘반복 연습’ 개념과 유사합니다. 전화번호나 주소와 같은 필요한 정보를 떠올리기 위해, 스스로에게 말을 되뇌거나 다른 사람이 한 말을 반복해서(루프처럼) 떠올릴 때 이 기제를 사용합니다. 
2. 시공간 스케치패드- 마치 정신적 지도처럼 머릿속으로 사물을 그려보고 이를 바탕으로 작업을 할 수 있게 해줍니다. 긴 산책 도중 집으로 돌아가는 길을 머릿속으로 그려볼 때, 여러분은 바로 이 시공간 스케치패드를 활용하고 있는 것입니다. 
3. 일화적 버퍼 - 작업 기억과 장기 기억의 모든 구성 요소에서 들어오는 정보를 일시적으로 저장하고 통합하는 중개자 역할을 합니다. 누군가에게 길을 안내할 때, 일화적 버퍼는 지도의 시각적 이미지를 통합하고, 구두 안내를 반복하며, 장기 기억에 접근하여 그 사람을 목적지까지 안내하는 데 도움을 줍니다. 
4. 중앙 집행부 - 의사결정이나 문제 해결과 같은 중요한 기능을 위해 정보의 조작, 회상, 처리를 총괄하는 ‘지휘 센터’입니다. 이는 작업 기억의 ‘상사’와 같으며, 주의력을 유도하고, 과제 간 전환을 주도하며, 다른 정신적 시스템들을 조율하는 역할을 합니다. 

이 모델은 과제를 수행하기 위한 정보의 저장 및 처리 과정에 내재된 역학을 설명하는 데 도움이 되었지만, 왜 어떤 정보는 영구적으로 기억되는 반면 다른 정보는 잊혀지는지에 대해서는 완전히 설명하지 못했습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구자들은 구조적 구성 요소를 넘어 인지 분석 그 자체의 본질에 주목하기 시작했고, 그 결과 ‘처리 단계 모델’이 개발되었습니다.

정보 처리 단계 모델

X 모델처럼 기억을 감각 기억, 단기 기억, 장기 기억과 같은 경직된 저장 상자로 구분하는 대신, 이 모델은 들어오는 정보에 적용되는 인지 처리의 수준에 따라 그 정보가 기억에 얼마나 깊이 인코딩되는지가 결정된다고 가정합니다. 이 모델을 제안한 크레이크(Craik)와 록하트(Lockhart)는 사람이 기억을 얼마나 오랫동안 유지하는지는 처리의 수준(표면적에서 심층적까지)에 의해 결정된다고 이론화했습니다(그림 3).

이를 입증하기 위해 크레이크 ( Craik)와 툴빙 ( Tulving, 1975) 연구진은 학부생들을 대상으로 일련의 긴 단어들에 대해 질문을 던지는 여러 실험을 진행했다. 이들은 학생들에게 단어의 실제 의미를 파악하도록 요청했을 때, 뇌가 훨씬 더 강력하고 오래 지속되는 기억 흔적을 형성할 것이라고 가정했다. 이를 검증하기 위해 연구진은 화면에 단어를 순간적으로 표시한 뒤 참가자들에게 다음 세 가지 유형의 질문을 던졌다:

• 구조적: “그 단어가 대문자로 쓰여 있나요?” (표면적)
• 발음: “이 단어는 ‘weight’와 운이 맞나요?” (중급)
• 의미론적: “이 단어가 이 문장에 어울리는가?” (심층)

나중에 테스트를 진행했을 때, 참가자들은 의미적 사고가 필요한 단어들을 압도적으로 잘 기억해 냈다. 크레이그와 툴빙은 참가자들이 단어의 구조를 살펴보거나(구조적 처리) 운율 패턴을 인식할 때(음운적 처리), 정보가 금세 사라지기 때문에 얕은 수준에서 중간 수준의 처리 방식을 사용하고 있었다고 결론지었다. 반면 참가자들이 단어의 실제 의미를 생각했을 때(의미적 처리)에는 심층 처리를 사용하고 있었다. 따라서 사람이 들어오는 정보를 얼마나 깊이 생각하고 이해하느냐에 따라 기억이 유지되는 기간이 달라진다. 

이 세 가지 기억 모델과, 그 이론적 틀을 바탕으로 이후 등장한 다른 모델들은 과학자들이 기억과 뇌가 정보를 저장하고 처리하는 방식에 대한 이해를 크게 진전시켰다. 이러한 연구 성과에도 불구하고, 인간 기억의 미묘한 복잡성을 진정으로 포착해 낸 단일 기억 모델은 아직 없으며, 이러한 탐구는 여전히 지속적인 연구에 영감을 주고 있다.

현대 메모리 모델: 단계, 유형 및 프로세스

기억 모델은 기억이 어떻게 작동하는지 설명하기 위해 고안되었지만, 연구자들은 기억을 연구하고 설명하기 쉽게 분류하는 데에도 힘써왔다. 기억에 대한 1세기 이상의 과학적 탐구에도 불구하고, 신경과학, 심리학, 생물학 분야는 아직 기억에 대한 통일된 정의에 대해 합의에 이르지 못하고 있다. 

그리고 어쩌면 그럴 필요도 없을지 모릅니다. 이 각 분야는 기억의 분류에 대해 상호 보완적인 관점을 제시합니다. 이제 과학자들은 말 그대로 뇌 내부를 들여다보고 기억 형성과 함께 일어나는 물리적 변화를 기록할 수 있는 기술을 활용할 수 있게 되었기에, 새로운 기억 모델들은 단순한 이론적 모델과는 달리 신경학적 수준에서 어떤 일이 일어나고 있는지에 초점을 맞추고 있습니다. 

이러한 최신 기억 모델들은 해마나 대뇌피질과 같은 뇌의 물리적 구조와 직접적으로 연관 지어, 기억과 학습이 뇌의 구조를 어떻게 변화시키는지 설명합니다. 최신 연구에 따르면, 이전에는 단순한 보조 세포로만 여겨졌던 아스트로사이트와 같은 신경교세포가 기억 과정에 중추적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 별 모양의 세포들은 복잡하고 방대한 네트워크를 형성하여, 신경 세포의 시냅스만으로는 감당할 수 없는 수준을 훨씬 뛰어넘는 뇌의 저장 용량을 크게 확장시킵니다. 

일부 모델은 수학적 모델을 활용하여 기억 시스템을 통한 정보의 흐름을 강조하는 반면, 다른 모델들은 물리적 모델에서 볼 수 있듯이 학습과 회상에 수반되는 정신적 작용에 초점을 맞춥니다. 이러한 접근법들을 종합하여 과학자들은 기억을 크게 세 가지 방식으로 분류해 왔습니다. 즉, 단계 (정보가 얼마나 오래 유지되는지), 유형 (어떤 종류의 정보가 저장되는지), 그리고 과정 (정보가 어떻게 인코딩, 저장, 회상되는지)에 따른 분류입니다. 

표 1: 단계, 유형 및 과정에 따른 기억의 개념화.

단계로 본 기억: 정보는 얼마나 오래 저장되나요?

앞서 우리는 기억이 세 단계에 걸쳐 처리된다고 설명하는 다중 저장소(앳킨슨-시프린) 모델을 살펴보았습니다. 이러한 기억에 대한 관점은 “우리는 정보를 얼마나 오랫동안 기억에 간직할 수 있는가?”라는 질문에 답하는 데 도움이 됩니다.

감각 기억

감각 등록부라고도 불리는 이 기억 단계는 매우 짧으며, 흔히 기억의 첫 번째 단계로 여겨집니다. 감각 기억은 뇌가 감각과 지각을 통해 들어오는 정보를 처리할 시간을 제공합니다. 감각 기억에는 세 가지 유형이 있습니다: 아이콘적 기억, 에코적 기억, 그리고 촉각적 기억입니다. 

시각 감각 기억, 즉 아이콘적 기억은 1/4초 동안만 지속되는 매우 짧은 기억으로, 뇌에 시각 정보를 이 정도 시간 동안만 간직할 수 있음을 의미합니다. 에코적 기억은 청각 감각 기억으로, 뇌에 훨씬 더 오래, 최대 4초까지 유지됩니다. 에코적 기억 덕분에 우리는 강의를 듣는 동안, 심지어 강연자가 말을 멈춘 후에도 메모를 할 수 있습니다. 촉각 기억은 촉각을 통해 얻은 정보를 간직합니다. 이 기억 덕분에 악수를 마친 후에도 잠시 동안 상대방의 손이 내 손에 닿았을 때의 압력과 온기를 여전히 느낄 수 있는 것입니다. 

감각 기억에 저장된 정보의 대부분은 잊혀집니다. 우리는 주의를 기울이는 것들만 단기 기억에서 처리합니다. 

단기 기억 

단기 기억은 감각을 통해 받아들인 제한된 양의 정보를 일시적으로 떠올리는 데 사용되는, 뇌만의 일종의 메모장이라고 볼 수 있습니다. 이 임시 메모장에 저장된 정보 덩어리들은 매우 짧은 시간, 대개 최대 30초 동안만 유지됩니다. 

단기 기억은 이미지, 숫자, 또는 단어를 당장 떠올리는 데 사용됩니다. 이 정보들이 장기 기억으로 전환되지 않으면 잊혀지게 되는데, 이는 단기 기억이 조작할 수 없는 매우 제한적이고 일시적인 저장 공간이기 때문입니다. 

‘단기 기억’과 ‘작업 기억’이라는 용어는 종종 같은 의미로 혼용되곤 한다. 그러나 이 두 개념은 서로 관련이 있기는 하지만, 서로 구별되는 개념이다. 작업 기억은 단순히 기억의 한 유형이라기보다는, 배들리(Baddeley)와 히치(Hitch)의 작업 기억 모델(그림 2)에서 볼 수 있듯이, 정보를 저장하고 일시적으로 조작하는 데 사용되는 뇌 구조와 과정으로 구성된 이론적 틀에 가깝다.

장기 기억

단기 기억과 장기 기억은 단순히 저장 용량과 지속 기간에 따라 구분할 수 있습니다. 단기 기억이 매우 일시적인 메모장이라면, 장기 기억은 정보를 담을 수 있는 끝없는 페이지를 제공하는 ‘영원한 일기장’이라고 볼 수 있습니다. 겉보기에는 무한해 보이는 이 저장 용량 덕분에 우리는 몇 분에서 몇 년, 심지어 일생에 걸친 정보를 저장하고 불러올 수 있으며, 장기 기억은 경험과 지식, 기술을 영구적으로 보관하는 저장소 역할을 합니다. 

그리고 우리 일기장 대부분이 그렇듯, 장기 기억은 단순히 과거 사건에 대한 건조한 설명이나 지식의 저장소로 가득 찬 파일 폴더가 아닙니다. 오히려 우리의 장기 기억은 종종 풍부하고 다감각적인 경험으로, 비 냄새나 어머니의 포옹만으로도 어린 시절의 기억이 세세한 부분까지 순식간에 떠오르곤 합니다. 이러한 복잡한 경험들은 뇌의 감정 중추인 편도체를 비롯한 여러 뇌 영역에 걸쳐 신경망 형태로 저장됩니다. 

기본적으로 장기 기억은 명시적 기억과 암묵적 기억이라는 두 가지 큰 범주로 나뉩니다. 이러한 분류를 통해 우리는 이론적 모델과 생물학적 모델이 어떻게 상호 작용하여 기억의 작동 원리를 설명하는지 알 수 있습니다. 다음 절에서는 이 두 가지 범주와 각각의 고유한 하위 유형을 살펴보겠습니다.  

유형별 메모리: 어떤 정보가 저장되나요?

1960년대에 과학자들은 기억 형성의 분자적 기전인 ‘장기 강화( long-term potentiation)’를 발견했습니다. 그들은 두 개의 뉴런이 반복적이고 동시에 활성화되면, 이 둘 사이의 연결이 강화된다는 사실을 밝혀냈습니다. 이렇게 새롭게 발견된 “함께 발화하는 세포는 서로 연결된다(cells that fire together, wire together)”는 현상은 시냅스 가소성의 기초를 마련했을 뿐만 아니라, 우리 뉴런이 장기 기억에 어떻게 기억을 저장하고 관리하는지를 설명해 주었습니다.  

이러한 시냅스 강화는 궁극적으로, 우리의 의식적 인식 수준에 따라 분류되는 정보를 회상하거나 검색하는 두 가지 근본적으로 다른 방식, 즉 명시적 기억과 암묵적 기억을 뒷받침합니다(표 2).  

표 2: 장기 기억의 유형.

명시적 기억 

선언적 기억, 즉 명시적 기억에는 장소, 사물, 사건과 같은 정보가 포함되며, 의식적인 노력을 통해 떠올릴 수 있습니다. 이러한 정보는 대뇌의 측두엽과 해마에 저장됩니다. 명시적 기억은 에피소드 기억과 의미 기억으로 세분화되며,

사건 기억

우리는 일화 기억을 통해 일상적인 사건들에 대한 의식적인 기억(그리고 이러한 사건들과 관련된 맥락적 세부 사항들)을 형성하고, 저장하며, 회상합니다. 일화 기억은 시간의 흐름 속에서도 자아의 연속성을 느끼게 해주며, 뇌가 과거의 사건이나 경험을 기억하기 위해 시간을 거슬러 올라가는 데 사용하는 신경학적 ‘타임머신’에 비유될 수 있습니다. 

예를 들면, 일주일 전 다툼 중에 느꼈던 감정, 어제 상사와 나눈 격렬한 대화의 세부 내용, 혹은 부모님이 막내 여동생을 집으로 데려오셨던 날을 떠올리는 것 등이 있습니다. 에피소드 기억은 노화에 매우 민감하지만, 연구 결과에 따르면 건강한 생활 방식이 이를 보존하는 데 보호적인 역할을 할 수 있는 것으로 나타났습니다.

의미 기억 

이 기억 유형은 개념의 의미나 개념들이 서로 어떻게 연관되어 있는지 같은 정보들로 구성됩니다. 이는 주변 세계에 대한 일반적인 지식, 개념, 사실들을 저장하는 장기 기억 저장소입니다. 

의미 기억의 예로는 주(州)의 주도, 현직(또는 전직) 대통령이 누구인지, 속어의 의미, 그리고 중력이 물체를 땅으로 끌어당기는 힘이라는 사실을 이해하는 것 등이 있습니다. 의미 기억은 일반적으로 노화 과정에서도 잘 보존됩니다. 실제로 연구에 따르면 , 결정화된 지능, 즉 지식과 삶의 경험이 축적됨에 따라 건강한 노화 과정에서 의미 기억의 정확도와 어휘력이 향상될 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 그 지식을 떠올리는 속도는 젊은 사람들에 비해 다소 느릴 수 있습니다. 

암묵적 기억 

암묵적 기억, 또는 비선언적 기억은 점진적으로 습득되지만, 무엇을 배우고 있는지 스스로 설명할 수는 없는 기술 기반 지식의 한 유형입니다. 자전거를 타거나 어떤 냄새가 감정을 불러일으킬 때, 우리는 암묵적 기억을 사용하고 있는 것입니다. 암묵적 기억은 무의식적이며, 신피질, 선조체, 편도체, 소뇌 등 뇌의 여러 부위에 저장됩니다. 

절차적 기억 

“자동 조종 모드” - 수년 동안 자전거를 타지 않았음에도 자전거를 탈 때, 우리는 절차적 기억을 사용하고 있는 것입니다. 이러한 유형의 장기 기억은 신체적이든 정신적이든, 하나의 과정으로 배운 행동을 수행할 때 사용됩니다. 운전과 같은 이러한 기술들은 기초적으로 보일 수 있지만, 실제로는 익히거나 제대로 할 수 있을 때까지 반복적으로 연습한 결과입니다. 이는 신체적 행동(예: 줄넘기)에 특화된 운동 감각 기억과 관련이 있습니다.  

프라이밍   

자신도 모르게 행동에 영향을 미치는 과거 경험의 정보를 활용할 때, 우리는 이를 프라이밍라고 하는 기억의 한 유형을 활용하는 것입니다. 이러한 무의식적인 기억 작용으로 인해, 특정 단어나 경험을 접한 후 특정한 방식으로 생각하거나 행동하게 됩니다.

프라이밍이란, 의식적인 노력 없이 뇌가 스스로 반응을 일으켜 특정 상황에서 사물을 더 쉽게 인식할 수 있게 하는 현상을 말합니다. 밖이 어둡고 흐린 것을 알아차리는 순간, 서둘러 우산을 챙겨 문 밖으로 뛰쳐나가는 것이 바로 프라이밍이 작용한 사례입니다. 뇌는 어두운 형체를 비구름으로 즉시 인식했고, 그 결과 날씨에 대해 생각할 틈도 없이 우산을 챙기게 된 것입니다. 

모든 기억은 경험이나 학습의 결과로 발생하는 변화를 수반하므로, 개인은 과거의 경험을 바탕으로 미래의 행동을 바꿀 수 있습니다. 기억은 의식적이거나 무의식적일 수 있습니다. 우리는 명시적 기억을 통해 사실이나 세부 사항을 의식적으로 떠올립니다. 동시에, 우리는 암묵적 기억(특히 절차적 기억)을 사용하여, 과제를 수행하고 원하는 목표를 달성하기 위해 의식하지 못한 채 몸에 배인 지식을 활용합니다. 예를 들어, 직장을 떠나 후임자를 교육하는 사람은 일상 업무 절차의 많은 단계가 실제로 얼마나 무의식적으로 이루어지는지 갑자기 깨닫게 될 수 있습니다. 이는 깊이 배운 전문적인 습관들이 별다른 생각 없이 자연스럽게 이루어지기 때문입니다.

이러한 기억들이 의식적이든 무의식적이든, 모두 동일한 근본적인 작용 원리에 따라 작동합니다. 뇌가 실제로 이 정보를 어떻게 처리하는지 이해하려면, 기억을 생물학적 과정의 관점에서 살펴봐야 합니다. 

프로세스 관점에서의 메모리: 정보는 어떻게 처리되나요?

기억이 세포 수준에서 정확히 어떻게 작용하는지는 아직 명확히 알 수 없지만, 현대 신경과학에 따르면 기억은 개별 뉴런의 독특한 발화 패턴과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 우리 뇌는 이러한 신경 발화 패턴에 기억을 저장하며, 이 패턴은 반복해서 재생될 수 있습니다. 이러한 패턴을 통한 기억 형성 및 회상 과정은 인코딩, 공고화/저장, 회상이라는 세 단계로 이루어지는 것으로 여겨집니다. 

우리가 주변 환경으로부터 감각 정보를 받아들이면, 뇌는 이 정보를 “뇌가 처리하기 쉬운” 형식, 즉 쉽게 저장될 수 있는 신경적 표현으로 인코딩하거나 변환합니다. 우리가 보고, 듣고, 냄새를 맡고, 만지는 대상에 주의를 기울이거나 집중하는 순간, 뇌는 인코딩 과정을 시작합니다. 이러한 선택적 또는 지향적 주의는 정보가 저장될 목적으로 처리될지, 아니면 잊혀질지를 결정하는 데 결정적인 역할을 합니다. 

이러한 주의가 집중되면, 우리 뇌는 이 암호화된 정보를 기억 흔적, 즉 엔그램으로 변환하여 기억 공고화 과정을 시작합니다. 기억 흔적이란 기억이 형성될 때 뇌에서 일어나는 물리적 또는 생물학적 변화를 말합니다. 이 단계에서 해마는 뇌의 여러 영역과 연결을 형성하며, 새로운 기억을 장기 기억 저장소를 나타내는 신경망에 엮어 넣습니다.

기억 공고화 단계는 순식간에 이루어지는 것이 아니라 시간이 지남에 따라 진행되며, 이 과정에서 최근에 형성된 기억은 간섭이나 망각의 영향을 받기 쉽습니다. 수면은 이 공고화 단계에서 매우 중요한데, 바로 이때 우리의 기억이 안정화되고 해마에서 대뇌 피질로 이동하여 장기 기억으로 자리 잡기 때문입니다. 

기억이 공고화되면, 뇌의 여러 부위에 복잡한 신경망 형태로 저장됩니다. 기억 회상 과정( )은 뇌가 현재 상황에서 활용하기 위해 저장된 정보에 접근할 때 발생합니다. 이 단계에서는 인코딩 및 공고화 과정에서 형성된 신경 경로를 다시 활성화하는 과정이 수반됩니다. 

나이가 들어도 기억력을 맑게 유지하세요

뇌 세포와 신경망은 우리 몸의 다른 장기들과 마찬가지로 여러 면에서 노화 과정을 겪습니다. 그리고 ‘신체 건강’과 마찬가지로, 인지 건강도 반드시 생물학적 연령과 관련이 있는 것은 아닙니다. 최근 연구에 따르면, 생활 습관 (즉, 식단, 수면, 운동)이나 프로바이오틱스 등 우리 몸을 건강하게 유지하는 데 도움이 되는 특정 조치들이, 노화 과정에서 인지 건강과 회복력을 증진하는 데에도 큰 역할을 할 수 있는 것으로 나타났습니다. 

나이가 들면서 뇌 건강을 위한 프로바이오틱스가 기억력을 어떻게 돕게 될까요? 

‘장-뇌 축 (GBA)’으로 알려진 양방향 연결 경로를 통해, 장은 미주신경, 순환계, 면역계 등 여러 경로를 거쳐 뇌에 직접적인 영향을 미칩니다. 특화된 프로바이오틱스는 이러한 경로 중 하나 또는 여러 개를 통해 작용하여 기억력을 비롯한 인지 기능을 조절할 수 있습니다. 

Neuralli Cognition+에는 건강한 노년층의 즉각적 및 지연성 기억력과 인지 건강 증진에 도움이 되는 것으로 입증된, 임상 연구를 거친 프로바이오틱스 균주가 함유되어 있습니다. 

이러한 연구 결과들을 종합해 보면, 기억력을 유지하기 위해서는 시간이 지남에 따라 뇌 건강에 영향을 미치는 다양한 요인들을 포괄적으로 다루는 다각적인 접근 방식이 필요하다는 단순한 사실을 다시금 확인시켜 줍니다.

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