일상에서 우리는 수시로 단기기억의 한계에 부딪힌다. 방금 들은 전화번호, 잠시 본 주차장 기둥 번호, 대화 중 나온 상대방의 이름 등 찰나의 정보를 붙잡아두는 능력은 학습과 소통의 핵심이지만, 이 정보들은 너무나도 쉽게 허공으로 흩어진다. 그렇다면 이처럼 허무하게 기억이 사라지는 것은 처음부터 정보가 잘못 입력되었기 때문일까, 아니면 저장된 정보가 시간이 지나면서 변질되는 것일까? 이 오랜 질문에 대한 해답의 실마리를 국내 연구진이 찾아냈다.

 

한국뇌연구원은 감각·운동시스템 연구그룹의 라종철 책임연구원 연구팀이 생쥐 실험을 통해, 정확하게 입력된 기억 정보라 할지라도 시간이 흐름에 따라 뇌 신경세포의 신호가 점차 흐트러지며 다른 선택지로 '표류'하고, 이 현상이 결국 기억 오류로 이어진다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 밝혔다. 이는 우리의 의지와 상관없이 뇌 속에서 기억의 '변질'이 일어날 수 있다는 과학적 근거를 제시한 것이다.

 

연구팀은 이 미스터리를 풀기 위해 정교한 실험을 설계했다. 먼저 생쥐에게 특정 시각 정보를 잠시 기억하게 한 뒤, 그 정보에 맞춰 정확한 방향으로 반응해야만 보상을 받을 수 있는 '지연일치 행동과제'를 수행하게 했다. 인간으로 치면, 잠깐 본 이미지나 단어를 기억했다가 여러 선택지 중 올바른 것을 골라내는 것과 유사하다.

 

연구의 핵심은 이 과제를 수행하는 생쥐의 뇌 속을 실시간으로 들여다보는 것이었다. 연구팀은 살아있는 뇌의 특정 신경세포 활동을 빛으로 추적하는 최첨단 기술인 '이광자 칼슘 영상법'을 활용했다. 특히 감각 정보를 통합하고 기억을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 뇌 영역인 '후두정피질(PPC)'의 신경세포 활동을 집중적으로 관찰했다.

 

그 결과, 놀라운 현상이 발견되었다. 생쥐가 정답을 맞혔을 때와 틀렸을 때의 뇌 활동을 비교 분석하자, 기억을 유지하는 짧은 시간 동안 후두정피질의 신경 신호가 마치 길을 잃은 듯 본래의 목표(정답)에서 벗어나 다른 선택지(오답) 쪽으로 서서히 표류하는 모습이 포착된 것이다. 즉, 처음에는 '사과'라고 정확히 기억했지만, 시간이 지나면서 뇌 속 신호가 저절로 '배'나 '오렌지' 쪽으로 옮겨가는 현상이 실제로 일어남을 확인한 셈이다. 연구팀은 다양한 신경군집분석 기법을 통해 이러한 '신호의 표류'가 단순한 노이즈가 아니라, 행동 오류, 즉 기억 실패와 직접적으로 연결된다는 인과관계를 명확히 입증했다.

 

이번 연구를 이끈 라종철 책임연구원은 "기억이 아무리 정확하게 입력되었더라도, 뇌 속에서는 시간이 지남에 따라 신호가 자연스럽게 흐트러질 수 있다는 구체적인 과학적 증거를 제시했다"고 그 의의를 설명했다.

 

이 발견은 단순한 기억력의 비밀을 푸는 데 그치지 않는다. 조현병(정신분열병)이나 주의력결핍과잉행동장애(ADHD)와 같이 단기기억 손상이 주요 증상으로 나타나는 다양한 신경정신질환의 근본적인 원인을 이해하고, 나아가 조기 진단 기술을 개발하는 데 중요한 밑거름이 될 것으로 기대된다. 또한, 뇌의 신호를 해석하여 기계를 제어하는 뇌-기계 인터페이스(BCI)와 같은 첨단 기술의 정밀도를 높이는 데도 기여할 수 있을 전망이다. 이번 연구 성과는 세계적인 생명과학 분야 학술지 '플로스 생물학(PLOS Biology)' 최신호에 게재되며 그 중요성을 인정받았다.