“왜 과거 기억에 머물까” 과거 기억에 갇힌 이유 있었다…치매 단서 찾은 KAIST 연구팀

“치매나 인지저하 환자들은 왜 과거 기억에 머무를까.” 

우리는 매일 새로운 경험을 하며 기억을 최신 정보로 바꾼다. 과거와 현재의 기억 가운데 필요한 정보를 선택하는 능력은 의사 결정과 문제 해결, 미래 예측, 논리적 추론과 같은 높은 차원의 인지 기능 핵심이다. 그러나 뇌가 어떤 원리로 기억을 구분하고 바꾸는지는 연구계의 난제였다. 

KAIST 한진희 교수(왼쪽)과 김무준 박사. 카이스트 제공

국내 연구진이 뇌 속에서 최신 기억을 선택적으로 불러오는 ‘신경 스위치’의 존재를 세계 최초로 규명했다.

한국과학기술원(KAIST, 이하 카이스트) 생명과학과 한진희 교수 연구팀은 특정 신경 회로가 과거 기억과 최신 기억 사이를 전환하며 상황에 맞는 최신 정보를 선택하는 핵심 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다고 17일 밝혔다. 

특정 신경 회로는 기억과 학습을 조절하는 뇌 영역인 ‘내측중격’과 기억 정보를 처리하는 뇌 영역 ‘내측내후각피질’을 잇는 회로이다. 내측내후각피질은 새로운 기억을 만들고 저장하는 핵심 뇌 부위인 해마와 연결돼있다. 

연구팀은 뇌 깊숙한 곳에 위치한 내측중격에 주목했다. 내측중격은 해마의 활동 리듬을 조절하며, 뇌가 정보를 효과적으로 저장하고 불러올 수 있도록 돕는 ‘조율자’ 역할을 하는 영역이다.

연구 결과 내측중격의 특정 신경세포가 기억 정보를 처리해 해마로 전달하는 뇌 영역인 내측내후각피질로 신호를 보낼 때 뇌는 최신 기억을 더 잘 떠올리는 것으로 나타났다.

반대로 연구팀이 빛을 이용해 이 신경 회로를 인위적으로 차단하자 실험동물은 최신 정보를 활용하지 못하고 과거 방식대로 행동했다.

과거·최신 기억 선택을 조절하는 MS-MEC 억제성 신경회로 스위치 인공지능(AI) 이미지. 카이스트 제공

기억 저장에 중요한 역할을 하는 해마의 신경 활동 역시 과거 상태로 되돌아갔다. 이는 해당 회로가 여러 기억 가운데 현재 상황에 필요한 최신 정보를 선택하는 ‘신경 스위치’ 역할을 한다는 사실을 보여준다.

이번 연구는 뇌가 과거와 새로운 기억 사이에서 필요한 정보를 선택하는 원리를 밝혀낸 것으로 치매나 알츠하이머병 같은 기억력 감퇴 등의 치료에 새 가능성을 제시하고 있다.

한편 연구팀은 뇌의 활성 상태에 따른 기억 수행 능력도 함께 분석했다. 뇌는 활발히 정보를 처리하는 ‘온라인 상태(세타파·학습과 집중 시 활성화되는 뇌파)’와 휴식 상태인 ‘오프라인 상태(델타파·수면이나 휴식 시 나타나는 느린 뇌파)’를 반복적으로 오간다.

분석 결과 온라인 상태가 길게 유지될수록 최신 기억을 더 잘 떠올렸고 온라인·오프라인 상태 전환이 잦을수록 기억 인출 능력이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 

한진희 교수는 “기존에는 기억 인출을 단순히 저장된 흔적을 재생하는 과정으로 이해했으나 이번 연구로 뇌가 경쟁하는 기억들 사이에서 최신 정보를 능동적으로 선택하는 조절 시스템을 갖고 있다는 사실을 입증했다”고 설명했다.

대전=강은선 기자 groove@segye.com