마음을 움직이는 뇌, 뇌를 움직이는 마음|

 

 

뇌의 수초화와 가소성은 평생에 걸쳐서 일어난다.

뇌의 기능에 의한 인체는 평생에 걸쳐 변화할 수 있다는 이야기다.

 

몸(내배엽, 중배엽, 외배엽)과 마음(인격, 정서 등)은 평생에 걸쳐 노력한 만큼 변화한다.

참 놀라운 이야기다.

 

내가 옳다고 믿는 것, 나를 지배하는 정서(기쁨, 슬픔, 분노, 우울감), 나의 집착이 단순한 시냅스, 수초화, 신경전달물질의 결과물이라니..

 

panic bird...

 

머리말.

 

- 인간의 몸에서 가장 중요한 곳은 어딜까? 행여 다칠세라, 그 기능을 십분 발휘하지 못할세라 이중 삼중의 보호시스템으로 중무장한 인간 생체의 하드웨어는 과연 어디일까? 바로 뇌다. 단단단 두개골이 외부의 충격으로부터 뇌를 보호한다. 그 안쪽으로 뇌척수막(meninge)이라는 세겹의 보호막이 한번 더 뇌를 감싸준다. 뇌막사이의 빈 공간에 뇌척수액을 가득채워 압력과 충격을 흡수하는 배려 또한 잊지 않았다.

 

차례.

 

1장. 뇌를 어떻게 볼것인가?

 

뇌의 비밀 탐구하기.

- 뇌를 탐구하는 방법은 뇌의 질병이나 손상을 입은 환자를 통해서, 실험실 동물을 관찰함으로써 이 비밀을 추측하는 방법에서부터 인간뇌의 생리적 상태를 사진찍듯이 알아내는 방법까지 여러가지가 있다.

- 뇌가 기능/활동하고 있는 것을 알 수 있는 방법으로는 방사선 동위원소를 이용하여 혈류의 분포나 신경전달물질의 분포를 관찰하거나, 자기장을 이용하여 뇌의 산소공급분포를 보거나, 뇌의 에너지 공급 분포를 지도로 파악하여 어디서 뇌가 언제 가장 바쁘게 일하는가를 사진으로 엑스레이 찍듯이 촬영하여 뇌지도 위에 표시하는 방법등이 있다.

- 그밖에도 두피에서 머리속에 일어나는 전기적 대화를 엿듣기도 하고, 두피 근처의 자기장이 변하는 것을 측정해서 뇌속에서 일어나는 전기신호의 출처를 파악하기도 한다. 이런 뇌활성화 지도나 뇌파측정을 잘 해석하면 우리는 뇌의 어느부위가 무엇을 경험할때 가장 바쁘게 활동하는지, 다른 뇌부위와 어떤 연결을 가지고 어떻게 정보를 교환하는지 그 기능을 염탐할 수 있게 된다.

- 심지어는 약한 자기장 충격을 머리에 가해서 머릿속에서 일어나는 정상적인 전기활동을 일시적으로 교란시키면 우리의 의식, 지각, 주의 등에 어떤 변화가 일어나는지도 확인해 볼 수가 있다.

 

뇌손상 환자로부터 배운다

- 브로카 실어증, 베르니케 실어증

- 1950년 H,M 환자의 사례(간질치료를 위해 해마를 절제한 후 전행성 기억상실증)

 

실험동물로 배우기

- 쥐, 고양이, 개, 원숭이 뿐만 아니라 달팽이, 바퀴벌레, 뱀장어까지 신경계를 가지고 있는 것은 모두 연구대상이 된다.

 

뇌속의 전기합창을 듣는다.

- 뇌속에는 전기가 있다. 현재 100여개가 넘는 전극이 장치된 수영모자같은 것을 쓰고 뇌파를 연구하기도 한다.

 

뇌의 활동을 영상지도화한다.

-  MRI, CT

 

혈류에 꼬리를 붙인다.

- 뇌의 세포가 정보처리를 하느라고 바빠지면 산소와 영양분 소비가 순간적으로 급증한다. 이를 충족시키느라고 특정 뇌 영역에 모세혈관의 혈류가 증가하는 일이 일어난다. H2O(물)분자, 산소의 원자가가 16배인데, 고도의 기술로 15O인 산소로 만들어진 물을 만들어 몸속에 넣어주고 뇌사진을 촬영하는 방법. 그것이 PET, 150WATER, water PET라고 한다.

 

뇌의 당분을 촬영

- water PET는 대단히 빨리 사라지기 때문에 뇌의 장기적인 상태는 알기 힘들다. 뇌가 활동할때 혈류속에 혈당이 공급되는데 "혈당/당대사"의 뇌분포를 촬영하는 방법이 있다. 혈당에 꼬리표를 붙여서 그 포도당을 정맥주사 한 후에 뇌 에너지 소비형태를 파악할 수 있다. 이를 혈당의 유사물질을 사용한다고 해서 FDG-PET이라고 한다.

- 암세포는  워낙 혈당을 많이 사용하므로 작은 암덩어리를 찾아내는데도 유용하다.

 

산소의 과잉공급을 추적

- 뇌의 한동네가 바빠지면 그쪽으로 "혈류증가, 혈당증가, 산소공급"이 증가한다. 뇌세포가 사용하는 산소의 양을 알아보려면 헤모글로빈을 조사한다. 산소와 결합된 헤모글로빈은 철이온과 결합되어 있는데, 산소를 넘겨주고 이산화탄소를받은 헤모글로빈과 철 이온과의 결합상태가 달라서 자기장에 영향을 주는 속성이 다르다. 산소와 결합한 헤모글로빈과 이산화탄소와 결합한 헤모글로빈에서 농도차이가 생기면 MRI가 찍을 수 있는 신호의 강도차이가 생긴다.

- 이 활동사진을 분석해보면 우리의 혈류 속 산소공급 수준(BOLD, Blood oxygenation level dependent)신호라는 것이 뇌가 왕성한 활동을 하기 시작한 순간부터 서서히 올라가기 시작해서 4-8초정도 증가하다가 12-16초정도 지나면 다시 평형으로 돌아오면서 신호가 제자리로 되돌아오는 것을 볼 수 있다. 30초 기억과제, 30초 통과과제 등이 나오는 이유다.

- fMRI이다.

 

화학물질의 지도를 그려라.

- 신경세포, 뉴런의 활동이 증가한 국소부위의 혈류증가, 혈당증가, 산소공급의 증가만으로 우리가 뇌에 대한 수수께끼를 다 푼것은 아니다. 우리가 뇌기능을 이해하는데 절대 잊으면 안되는 것이 있다. 뉴런은 전기신호와 화학신호를 모두 이용한다는 것이다.

- 뇌의 기능을 제대로 이해하기 위해서는 신경전달물징, 화학신호의 유무, 증감, 평형의 부조화 등을 알아야 한다. 즉 우울증, 정신분열증 환자의 뇌와 정상인의 뇌, 약물중독자 등의 뇌와 건강한 사람의 뇌에 특정 신경전달물질의 수요와 공급지도는 어떻게 될까?

- 주의력결핍장애 증후를 보이는 어린이가 약물치료나 행동치료로 증세가 호전되었다면 그 아동의 뇌에는 어떤 변화가 일어났을까? 어디서 어떤 신경전달물질이 변화를 일으켰을까? 도대체 그 약물은 어느 뇌의 어떤 신경전달물질 체계에 변화를 일으킨 것일까?

- 중요한 것은 이 화학신호 전달체계를 지도화하는 방법이다. 어떻게 할 수 있을까? 방사선 동위원소를 붙이 신경전달물질과 유사한 물질(몸에 해가 없고, 뇌에 잘 들어가고, 나중에 완전히 사라지는)을 만들어 낸 후 이를 PET로 촬영하는 것이다.

 

연결망을 찾아라.

- 기능 영상을 찍고 나면 대부분의 경우 한가지 기능을 하는데 관여하는 부위가 다수이다. 중요한 것은 네트워크, pathway를 찾는 것이다.

- 그런데 또 하나의 문제가 있다. 뇌는 평생을 수초화하고, 가소성이 있다. pathway가 끊임없이 변화한다.

 

뇌-마음-행동의 삼자관계

- 오랫동안 심리학은 인간의 마음을 이해하는데 기여해왔다. 심리학자들은 마음을 객관적이고 과학적으로 연구하기 위해서 "행동"을 연구해야 한다는 사실을 깨달았다. 그래서 이제는 심리학을 "행동과학"이라고 부른다. 인문과학, 자연과학, 사회과학이 인간의 행동을 놓고 만나서 지난 100년간 화려한 학문의 꽃을 피웠다고 해도 과언이 아니다. 이제 우리는 그동안 블랙박스안에 있는 것으로 치부하던 마음과 행동을 연결하는 뇌를 객관적으로 측정하는 도구를 손에 넣는 시대로 접어들었다. 마음이 움직여서 행동이 관찰될때 또는 그 역관계일때, 뇌도 관찰하면 거기에 커다란 세계가 귀중한 정보를 안고 있다. 더 이상 블랙박스가 아니라 화려한 박스가 되어서 많은 연구자들의 구애를 받고 있다.

 

- 뇌-마음-행동의 삼자관계를 연구해야 할 세기로 접어든 것이고, 행동으로 알 수 없었던 복잡한 마음의 신비가 이제는 뇌연구를 통해 풀어져야 할 것이고, 적극적으로 이해되어야 할 것이다. 사실 그동안 심리학의 분야에서 객관적으로 행동을 특징짓기가 어려워서 소외되어왔던 연구 분야가 다시 살아나고 있다. 정서와 인지의 상호작요이 그런 분야 중의 하나이다. 의식의 문제가 다시 대두되고 있다. 더 많은 인간 이해가 이루어질 것이며, 마음과 몸이 어떻게 두개가 아니라 하나인지를 알아서 우리 인간이 진정으로 이해되어야 할때가 오고 있는 것이다.

 

- 자연현상으로 인간(의식, 마음, 사고작용을 가지고 뇌의 활동으로 매개되며 표현되는)을 이해한다면 우리 심리학자의 일이 끝난 것은 아니다. 이 자연 현상인 인간의 뇌가 비정상적으로 작동할때 인간은 고통을 받게 된다. 더 우울하게 느끼고, 사고의 부조화를 경험하고, 새로운 지식형성이 불가능해지고, 언어활동을 할 수 없거나, 행동을 억제하지 못하는 등 너무도 많은 문제가 생길 수 있다. 그 불행의 근원적인 이유 못지 않게 당장 눈앞의 이유를 함께 찾을 수 있다. 뇌의 기능이 변한 것디다. 이 뇌기능을 정상으로 돌아가도록 도와줄 수 있다면 우리는 많은 것을 해줄 수 있다.

 

- 본다는 것은 보는 것만이 아니다. 우리가 본다는 것은 한단계가 아니라 시각피질이 보고나서 노의 여러부위가 해석하고, 그 정보를 통합하는 몇차례의 단계를 거쳐야 제대로 이루어진다.

 

뇌와 마음. 무엇이 문제인가?

분할뇌(로저 스페리 연구)

- 뇌량을 절단한 분할뇌 환자들에게 우측 눈으로 개를 보여주면 언어반구인 좌뇌로 인지하므로 개를 대답하지만, 좌측눈으로 보여주면 개라고 대답하지 못한다. 하지만 개를 인지하기는 한다.

- 좌우반구 기능분화에 대한 연구결과를 종합하면, 좌반구는 생득적이고 고도로 특수한 언어기능(움운, 통사 부호화와 분석), 논리기능을 소유한 반면, 우반구는 세상 지식의 활용에 더 초점을 맞추며 경험에 기초한 보다 일반적인 목적(비언어적) 처리와 관련되어 있는것 같다. 

- 좌반구는 시간적 관계성이 두드러지며, 단편적, 분석적으로 처리하며 세부측면에 강조를 두어 처리하는 반면, 우반구는 공간적 관계에 특별한 강조가 주어지며 총체적으로 정보처리한다는 것이 부각되고 있다.

- 좌반구는 선형적으로 처리하나 우반구는 전체모양중심으로 처리한다.

- 좌반구는 복잡한 정보를 더 잘 통합하며, 우반구는 새로운 것의 정보처리에 익숙하다

 

숫자나 글자에서 색깔을 보는 사람들

- 2천명 중 한명은 공감각이라는 특이한 능력을 가지고 있다. 즉 그들은 숫자를 보면 색깔이 떠오르고, 그림을 보면 멜로디가 떠오르고, 아이의 울음소리를 들으면 노랑색깔이 보이기도 하고, 로미오와 줄리엣을 생각하면 태양이 보이는 사람도 있다. 인지신경과학이 발달하기 전에는 이런 현상이 "가짜 현상"으로 무시되었다. 그러나 인지신경과학이 발달하여 사람이 자극에 대하여 감각, 지각 정보 처리를 할때의 뇌의 활동이미지를 측정할 수 있게 되면서 이 현상이 실제로 일어나는 것임이 드러나게 되었다.

- 신경심리학작들의 연구에 의하면 숫자나 글자를 보면 색깔이 떠오르는 사람들은 항상 특정 숫자나 글자에는 지정된 색깔만 떠올린다고 한다. 글자를 볼때에 보통 사람들의 뇌에서는 글자 모양 담당 뇌부위만 가동되는데, 이 사람들은 글자나 숫자를 볼때 색깔 담당 뇌부위도 가동된다고 한다.

 

적절한 환경자극이 뇌발달을 유도

- 뇌의 가소성

 

무엇이 인간의 뇌를 특별하게 하는가?

- 뇌가 크다. 뇌의 크기로 따지면 다람쥐의 뇌가 비율로 볼때 가장 크다

- 좌반구 특성(편재화) 등

 

의식은 어떻게 가능한가?

- 의식은 인간을 다른 동물과 차별화하는 가장 큰 기준

- 의식과 무의식

- 자기자신에 대한 자각

 

우리가 잘못 알고 있는 뇌

1) 사람이 늙어도 뇌의 크기가 줄어들지 않는다.

2) 머리를 많이 쓰면 뇌세포가 많아진다.

3) 뇌세포는 한번 죽으면 재생되지 않는다

4) 뇌도 직접 건드리면 고통이 있다

5) 남자의 뇌와 여자의 뇌는 평균적인 크기가 같다

6) 남자는 여자에 비해 왼쪽 뇌가 더 발달되어 있다.

7) 인간은 자기 뇌의 능력을 10%도 활용하지 않고 있다.

8) 뇌의 표면에 주름이 많을수록 머리가 좋다.

9) 치매 예방을 위해서는 운동보다 바둑, 화투, 암기같은 것이 더 좋다.

10) 태교를 위해 임산부에게 클래식 음악을 들려주면 머리좋은 아이를 낳는다.

- 이것은 우리나라 사람들이 가장 흔하게 잘못알고 있는 뇌에 대한 대답이다.

 

사람이 늙으면 뇌의 크기가 줄어들까?

- 인간의 뇌는 늙으면 전체부피가 감소한다. 뇌위축.. 특히 측두엽과 해마의 부피감소가 두드러짐

 

뇌세포는 한번 죽으면 재생이 되지 않는 것일까?

- 최근 Hallenbeck의 연구에 따르면 정상인의 경우 뇌실주변과 해마의 특정영역 두군데서 새로운 뇌세포가 만들어진다는 것이 밝혀졌다.  특정 질병상태에서 뇌세포가 새로 만들어  질 수있다는 것도 이미 밝혀져 있다.

 

머리를 많이 쓰면 뇌세포가 많아지는 것일까?

- 아니다. 시냅스의 연결이 늘어날 뿐

 

뇌도 직접 건드리면 통증을 느낄 수 있을까?

- 아니다.

 

뇌세포 하나다마 한가지 기억이 저장되어 있는 것일까?

- 특정한 사건이나 대상에 대한 기억이 뇌의 특정세포에 저장되어 있을 것이라는 생각은 아주 매력적이다. 이를 "국소표상(localized representation)이론"이라 하는데, 특정 기억은 뇌의 특정부위에 저장된다는 것이다.

- 하지만 이는 연상점화효과를 설명하기 힘들다. 즉 고양이를 생각하면 청와대보다는 쥐가 더 잘 떠오른다. 이를 연상점화 효과라고 하는데 세포마다 기억이 저장되어 있다는 입장에서는 연상점화효과를 설명하기가 어렵다.

 

- 최근에는 국소표상보다는 여러개의 신경세포가 서로 어떻게 연결되어 있는지에 의해 정보가 표상된다고 보는 "분산표상 distributed representation"이라는 연결주의적 생각이 더 널리 받아들여지고 있다.

 

잘라낸 팔다리에 감각을 느낄 수 있을까?

- 환지통..

 

뇌파를 통해 그 사람의 생각을 읽어낼 수 있을까?

- 어렵다. 단지 전기적 현상과 화학적 전달물질의 흐름만을 파악할 수 있다.

 

남자의 뇌가 여자의 뇌보다 클까?

- 남자가 덩치가 큰만큼 뇌의 크기도 크다.

 

뇌표면에 주름이 많을수록 머리가 좋은 것일까?

- 아니다. 고등동물일수록 뇌의 주름이 많아진다. 뇌의 주름이 많으면 표면적이 넓어지고 그만큼 산소공급을 받기 쉬워진다. 적어도 종들간에는 뇌표면에 주름이 많을수록 머리가 좋을 수 있다. 하지만 꼭 그렇지는 않다.

 

인종에 따라 지능의 차이가 있을까?

- 아니다.

 

임산부에게 클래식 음악을 들려주면 머리가 좋은 아이가 태어날까>?

- 증거없다.

 

지능이 높은 사람들은 사회성이 낮을까?

- 아니다.

 

여자가 아이를 낳고 나면 머리가 나빠질까?

- 최근 네이처에는 출산이 기억력과 학습능력을 향상시킬 수 있다는 연구결과가 발표되었다.

 

바둑이나 화투, 암기같은 것이 치매예방에 효과적일까?

- 운동이 더 효과적이다.

 

스트레스를 받으면 뇌세포가 파괴될까?

- 장기간의 만성스트레스는 신체조직을 파괴해서 심각한 질병을 일으키는 중요한 원인이다. 만성적인 스트레스는 코티솔 분비를 자극하여 기억과 감성 등에 관여하는 뇌의 해마조직을 파괴하여 기억력 상실과 급격한 노화를 야기하며 결국 치매에 걸리기도 한다.

- 해마에는 코티솔을 인식하는 수용체가 가장 많이 존재하는데, 코티솔에 의해 이런 수용체가 파괴되어 많은 양의 코티솔분비를 억제하지 못하게 되며, 그 결과 뇌세포가 더 많이 파괴되는 악순환이 일어난다.

- 스트레스 호르몬은 해마의 세포에만 영향을 미치는 것이 아니라 뇌의 청반핵에도 직접 작용해 스트레스를 물리치는 호르몬인 노르에피네프린의 분비를 억제한다. 또 뇌의 봉선핵(raphe nucleus)이라는 조직에도 영향을 미쳐 세로토닌 분비와 세로토닌 세포기능을 억제해서 우울증과 두려움, 통증을 일으키고 심한 경우 자살까지 몰고간다.

 

뇌가 나인가? 내가 뇌인가?

- 로버트 화이트 박사는 뇌이식 전문가이다. 그는 1970년 4월 원숭이의 머리를 다른 원숭이의 몸에 이식하여 8일간 생존했다. 1980년에는 수술받은 원숭이가 기계의 도움없이 숨을 쉴정도로 진전되었다. 1998년에는 완전히 성공했다고 발표.

- 이후 화이트 박사는 사람의 이식수술을 계획하고 있다. 이식수술을 했을 경우 나는 누구인가? 뇌가 나인가? 아니면 내가 뇌인가?

 

 

2장. 뇌는 어떻게 생각하고 느끼는가?

 

주의집중하는 뇌

- 인간의 뇌는 한순간에 처리할 수 있는 정보의 양이 제한되어 있기 때문에 극히 소수의 중요한 자극만이 선택되어서 뇌에서 처리된다는 것과 이러한 정보선택 과정을 "주의 attention"이라고 정의한다.

 

네가지 주의(attention)

1) 각성 alert!!!!ness

- 가장 기본적인 유형이 각성이다. 피곤하거나 졸때 각성수준이 낮아지면서 주의기능을 떨어진다.

 

2) 지속주의(sustained attention)

- 일정시간동안 지속적인 각성수준을 유지하는 것

- 지속주의는 중간에 쉬지 않고 어떤 일을 해야할때 중요하다. 3시간 연속해서 강의들을때

 

3) 선택주의(selective attention)

- 많은 정보 중에서 필요한 정보를 선택하고 이 정보에 초점을 맞추기 위해서는 선택주의가 필요

- 선택주의는 우리가 우리앞에 놓여있는 많은 정보들 중에서 지금 이순간에 해야할 일에 필요한 정보를 선택하는 인지적 작용

 

4) 자원주의(resources attention)

- 주의를 일종의 제한된 용량을 가진 자원으로 정의하는 것

- 자원은 여러가지 일을 동시에 해야 할때 각각의 일에 필요한 만큼 주의를 할당하는 것을 의미한다. 뇌는 한정된 용량을 가지고 있기 때문에 동시에 두가지 일을 해야 할 필요가 있을때 각각의 일에 일정 양의 주의를 할당하게 된다.

 

정보의 선택은 언제 어떻게 이루어지는가?

- 주의가 정상적으로 기능하지 못할 경우에는 생존에 심각한 위협을 느끼게 된다.  주의에 대한 쟁점은 "정보처리 과정 중 어느 단계에서 일어나는가와 정보선택이 어떤 요인에 의해서 결정되는가"이다.

 

- 정보가 무엇인가에 관한 인식이 일어나기 전에 일어나는가(초기 선택입장 early selection viewpoint),  정보를 인식하고 분류한 다음에 일어나는가(후기 선택입장 late selection viewpoint)...

 

정보선택 기준이 공간위치냐 대상이냐?

- 주의의 또 다른 쟁점은 "공간 위치에 의해 결정되느냐(공간기초주의 견해 space-based viewpoint), 또는 대상에 의해 결정되는가(대상기초주의 견해 object-based viewpoint of attention)

- 예를들어 서울역 계단앞에서 친구를 만나기로 결정했다. 친구는 빨강색 코트를 입고 나올 것이다. 서울역 계단에 주의를 집중하는 것을 공간기초주의 견해라하고, 빨강색 코트를 찾는 것을 대상기초주의 견해라고 한다.

 

주의에 관여하는 뇌 구조들

- 뇌간의 망상활성체계 : 망상계가 손상을 입게되면 의식의 변화 심하면 혼수

- 중뇌의 상소구 : 주의는 단순히 각성만으로는 충분하지 않다. 주의를 집중하고 전환하는 것이 필요하다. 이 기능은 중뇌의 상소구가 담당한다. 상소구는 눈운동을 통제함으로써 주의를 이동하게 한다.

- 시상 : 시상의 내배측핵과 망상핵 등은 대뇌피질의 각성수준을 조율함으로써 각성과 깨어있음에 중요한 역할. 시상침(pulvinar)은 끊임없이 뇌로 유입되는 감각정보들을 여과시키는 기능

- 두정엽 : 시상에 의해 감각정보가 여과된 후에는 더 정밀하고 세밀한 정보의 선택이 필요하다. 이 과정에 두정엽이 관여

- 전측대상회 : 정보의 선택후에 반응의 선택이 필요한데 여기에는 전측대상회가 중요한 역할

- 전두엽 : 전두엽은 주의의 전체과정을 통제하는 가장 중요한 역할을 담당

 

왼쪽이 없는 사람들(hemineglect)

- 반측무시증은 신체 좌우의 공간에 존재하는 자극을 무시하는 것을 주증상으로 하는 주의력 장애, 대개 우반구 손상으로 좌반구 무시가 많다. 심각한 경우에는 자신의 왼팔과 왼다리까지 자신의 신체일부가 아니라고 여김

 

ADHD(attention deficit/hyperactivity disorder)

- 과잉행동, 주의력 결핍과 충동성

- 전전두엽-기저핵 회로의 이상과 관련

 

뇌는 어떻게 기억하는가?

- 자아란 다음아닌 "기억"이다. 기억의 일부분을 잃어버린다면 자아도 상실되는 셈이다.

- 그러면 우리의 경험은 어디에 기록되는 것일까?

- 기억은 어떻게 만들어지며, 어떻게 끄집어내어지는가?

- 어떤 정보는 기억에서 사라지는 반면, 다른 정보는 기억에 남아있는 이유는 무엇인가?

- 기억을 잘하는 사람과 못하는 사람은 무슨차이가 있는가?

- 왜 사람들은 기억상실증에 걸리는가?

- 정서는 기억에 어떤 영향을 미치는가?

- 인간의 기억은 정확하고 믿을 만한가?

 

기억의 종류

- 단기기억(작업기억)

- 장기기억(서술기억, 절차기억)

- 서술기억(의미기억, 일화기억)

 

- 전통적으로 기억은 단기기억과 장기기억의 "이중 저장모형"으로 나눈다.  단기기억은 장기기억에 비해 지속시간이 짧고, 한꺼번에 기억가능한 정보량도 7±2개의 덩어리로 제한되어 있으며, 주로 음성코드로 부호화되는 특성이 있다.

 

- 최근에 와서 단기기억의 개념이 현재 사용중이면서 강하게 활성화되고 있는 기억이라는 측면에서 작업기억(working memory)로 대치되었다. 이는 1986년 영국의 심리학자 배들리에 의해 제안되었다. 그는 작업기억이 중앙집행장치와 언어적 정보와 시공간적 정보를 담당하는 두개의 부속장치로 이루어졌다고 주장

 

- 카나다의 심리학자 튤빙(1972년)은 장기기억을 "서술기억(declarative memory)와 절차기억(procedural memory)으로 구분하였다. 서술기억이 사실에 관한 기억이라면 절차기억은 운동, 지각, 인지적 기술에 관한 기억을 말한다. 기술습득의 초기에는 명제형식의 서술기억의 형태로 저장되었던 내용이 반복적 경험과 연습에 의해 IF-THEN 형식의 산출 체계형식으로 저장된다. 절차기억은 일단 자동화되면 명제와 같은 언어형식으로 표현하기보다는 실제 수행으로 시범을 보이는 것이 쉬워지는 특성이 있다.

 

- 서술기억은 다시 정보의 유형에 따라 의미기억(Semantic memory)과 일화기억(episodic memory)으로 구분된다. 의미기억은 정보가 함의하고 있는 의미에 대한 기억을 말하고, 일화기억은 사건이나 일화의 발생여부와 시공간적 맥락에 대한 기억을 말한다. 예를들어 어제 저녁에 어떤 음식을 먹었는지에 대한기억은 일화기억이고, 가장 좋아하는 음식을 떠올리는 것이 의미기억이다. 의미기억은 여러차례 반복을 통해 기억되고, 일화기억은 한번의 경험으로도 기억된다.

- 의미기억은 이상 없지만 일화기억이 손상되는 환자군이 있는 것으로 보아 두가지 기억은 상이한 기억체계로 간주할 수 있다.

 

- 튤빙의 제자인 새크터(1987년는 자각이 없는 암묵기억을 주장하고 외현기억과 구분하였다. 암묵기억은 특정사건의 기억에 대한 의식은 없으나 현재의 행동에는 영향을 주는 기억을 말하며 간접적 기억, 우연적 기억이라고도 한다.

 

단기기억(작업기억)과 전두엽

- 작업기억을 담당하는 영역은 전전두엽(prefrontal cortex)

- 원숭이에게 두개의 장소 중 한곳에 음식이 있는 것을 보여주고, 일정시간이 지난 다음 하나를 선택하도록 지연과제실험 중 원숭이의 전전두엽이 활성화되고, 전전두엽이 손상된 원숭이는 지연반응과제를 제대로 수행할 수 없었다.

 

서술기억(의미기억과 일화기억)과 내측 측두엽(해마)

- 기술획득이나 반복점화 그리고 조건형성 등의 절차기억과는 달리, 서술기억은 개념적 사실에 대한 의미기억과 개인적 사건에 대한 일화기억을 포함하는 기억체계를 말한다. 서술기억은 주로 내측 측두엽(medial temporal lobe), 간뇌 영역 및 전두엽을 포함한 신피질 영역간의 상호작용한 결과라 생각됨

- 내측측두엽과 간뇌 영역이 손상된 환자는 새로운 내용을 학습하지 못하는 순행성 기억상실의 증세를 보임

- 이전의 기억을 떠올리지 못하는 역행성 기억상실 증세는 기억상실 발병 시점과 가장 가까운 시기를 정점으로 점차적으로 감소하는 경향을 보임

- 내측측두엽은 해마영역과 해마방회영역(parahippocampus)으로 구분되는데, 잘 학습된 내용의 인출은 해마영역이 관여하며, 새로운 기억의 부호화는 해마방회 영역이 관여한다. 내측측두엽의 활성화는 의도적인 인출이나 부호화시에 관찰된다.

 

- 부정적 자극에 대한 정서기능을 담당하는 것으로 알려진 편도체 역시 측두엽의 해마근처에 위치하기는 하지만, 부정적 정서를 유발하는 경험에 대한 서술기억과 관련해서는 제한된 역할만을 담당한다. 편도체의 활성화가 정서적 자극의 인출과 상관성이 있다.

 

의미기억의 인출과 대뇌피질

- 의미기억이란 단어에 대한 의미를 포함하여 세상에 대한 지식일체를 말한다. 이러한 의미기억의 인출과 관련된 뇌 영역은 전전두엽, 측두엽 그리고 전대상회와 소뇌영역 등이다.

- 특정대뇌피질(주로 좌측 측두엽영역)의 부분적 손상으로 인한 건망성 실어증(anomia)환자들은 대부분의 의미기억은 정상인데 반해 범주특성적 기억상실증세를 보인다. 즉 사람이나 기타 고유명사, 과일, 동물, 도구 등과 같은 특정범주에 해당하는 사람의 이름만을 인출하는데 결함을 보인다. 어떤 환자는 동물의 이름은 떠올리지 못하지만 도구 이름은 정확히 인출할수도 있으며, 여러개의 보기를 제공하면 정답을 선택하는 경우도 있다.

 

- 한편 도구와 관련된 경험은 주로 운동경험이므로 도구의 이름이나 사물과 관련된 동작을 말할때는 뇌의 운동영역옆에 있는 좌측 전두엽이 활성되지만 동물의 이름이나 사물의 색을 말하는 경우에는 운동경험과 거의 관련이 없으므로 운동영역의 활성화가 관찰되지 않는다.

- 이와 유사하게 색과 관련된 단어를 생성하는 동안에는 색채지각 영역과 가까운 방추회 영역이 활성화되며, 동작 단어를 생성하는 동안에는 운동지각영역과 가까운 좌측 측두-후두엽 영역이 활성화된다. 이러한 결과는 대상의 속성에 대한 지식이 속성의 지각을 담당하는 대뇌영역 가까이에 저장되어 있다는 사실을 말한다.

 

- 전략적기억은 인출된 기억을 평가하여 조작하고 변형하는 기억을 말한다. 전두엽에 손상을 입은 환자는 지연회상과제나 순서대로 나열하는 과제등의 수행이 현저하게 떨어진다.

- 또한 도파민과 같은 신경전달물질의 부족이 작업기억능력 감퇴에 결정적인 영향을 미치며, 노화와 관련된 기억수행의 감퇴 역시 도파민성 뉴런이 많은 전두엽과 관련이 깊다.

 

일화기억의 부호화 : 기억만들기

- 튤빙은 부호화와 인출간의 기능적 편재화를 설명하기 위해 HERA(hemispheric encording-retrieval!!!! asymmetry)모형을 제안

- 일화기억의 부호화에는 좌반구 전전두엽이, 일화기억의 인출은 우반구 전전두엽이 관여

- 과거에 경험한 사건을 기억하는 정보처리의 과정에는 세개의 단계(부호화(기억만들기), 저장(기억보관), 인출(기억되살리기))

- 뇌손상환자에서 기억수행의 문제가 부호화과정에서의 문제인지, 인출과정에서의 문제인지를 판가름하기 어려움

 

- 일화기억은 두군데로 나누어 저장되는데, 최근 일을 기억하기 위해서(어젯밤 자동차 키를 어디에 두었는가?) 빠른 인출을 필요로 하는 신속하고 능동적인 기억체계가 필요하고, 반복되는 사건에서 공통요소를 뽑아내어 의미있는 정보(평소에 습관적으로 키를 두는 곳은 어디인가?)를 서서히 구성하는 기억체계도 필요하기 때문에....

 

파국적 간섭(catastrophic interference, 일화기억학습에서의 실패)

- 새로운 학습의 간섭이 지나치게 심해서 이전 학습에 대한 기억이 완전히 사라져버리는 현상

- 의미기억은 정교화와 같은 복잡한 과정을 거치므로 신피질에서 느린 속도로 형성되어 풍성한 연결을 이루는 반면, 일화기억은 해마에서 매우 빠른 속도로 형성되므로 정교화할 필요가 없다. 실제 뇌손상을 당한 환자를 살펴보면 의미기억이 상실되는 경우는 드물고 일화기억의 상실은 빈번하게 일어난다.

 

일화기억의 인출 : 기억되살리기

- 일화기억의 대상은 기억의 대상에 해당하는 내용(내용기억, content memory)과 장소, 시간 및 출처에 해당하는 맥락기억(context memory)로 구분할 수 있다.

- 일화기억의 인출과 관련된 뇌영역으로는 전전두엽, 내측측두엽, 내측 두정후두엽, 외측 두정엽, 전대상회, 후두엽, 그리고 소뇌

 

자전적 기억 : 개인의 인생사

- 일화기억의 한 유형으로 개인의 사적인 삶과 관련된 경험의 축적 즉 개인의 인생사적 기억을 자전적 기억이라고 한다. 자전적 기억의 인출은 주로 좌반구의 해마가 주로 관여하는 것으로 알려져 있다.

 

역행성 기억상실과 순행성 기억상실

- 뇌손상이전의 기억상실은 역행성, 뇌손상 이후의 기억상실은 순행성

- 해마, 신피질 손상으로 역행성 기억상실을 유발하거나, 새로운 일화기억을 형성하지 못하므로 순행성 기억상실

- 이는 일화기억이 처음에는 해마영역에 저장된 후 시간이 경과하면 대뇌의 신피질로 옮아간다는 것을 의미

 

- 순행성 기억상실 코르사코프 증후군 환자의 바늘악수를 무의식속에 기억하는 사례.

 

절차기억 : 소뇌가 실수를 교정한다.

- 감각운동기술, 지각적 기술, 인지적 기술이 있다.

- 감각운동 기술과 관련된 뇌의 영역을 살펴보면 반복적인 연속운동을 학습할때는 기저핵이 관여하고, 시각적 단서와 운동반응의 협응을 요하는 기술은 소뇌가 관여한다. 기술이 발달할수록 소뇌의 활성화가 줄어든다는 연구결과

- 지각적 기술을 연구하는데 주로 사용하는 과제는 거울상으로 뒤집어진 글자 읽기 과제이다. 어떤 환자는 읽은 단어에 대한 의미기억이나 읽었다는 경험에 대한 일화기억을 포함한 서술적 기억은 손상된 상태지만 거울상 글자읽기 기술은 정상적인 속도로 학습

- 기억상실증 환자는 인지적 기술과제나 확률문제에서는 정상적인 학습을 보이고, 파킨슨 병이나 헌틴턴 병 환자는 인지적 기술을 거의 학습하지 못한다. 따라서 인지적 기술은 내측 측두엽보다는 기저핵이 담당하는 것으로 여겨진다.

 

암묵기억 : 기억상실증 환자의 무의식적 기억

- 암묵기억은 이전 경험에 대한 의식적이고 의도적인 인출노력없이 인지적 수행에 영향을 미치는 기억을 말한다. 기억상실증 환자의 경우 외현기억에는 심한 손상을 보이지만 암묵기억에는 전혀 문제가 없다. 주로 절차기억이 필요한 지각-운동기술이 여기에 해당한다.

- 역행성 기억상실증 환자의 경우는 자전적 기억이 손상된 경우가 대부분이므로 이전에 골프, 자전거를 할 수 있다는 것을 기억하지 못한다. 다만 실제로 골프, 자전거를 타면 이전 경험 수준의 수행을 보인다.

 

정서는 기억에 어떤 영향을 미치는가?

- 정서와 기억에 관한 연구는 주로 자극이나 정보의 정서가를 긍정과 부정으로 조작하여 제시함으로써 이루어진다. 일반적으로 부정적인 자극이 긍정적인 자극보다 잘 기억된다. 혐오자극과 부정적인 경험은 이후에 피하여 생존과 적응을 해야 하기 때문

- 이러한 부정적 정서의 기억과정에 관여하는 뇌영역이 편도체이다.

- 그러나 정서적 각성 수준이 어떤 한계보다 훨씬 높으면 대뇌의 코티솔 분비가 증가하고, 해마의 기능이 방해되어 사건에 대한 응집성있는 기억을 형성하지 못한다. 그 결과 외상적 사건의 불쾌하고 부분적인 감각기억만이 별로로 기억되고 재생되어 고통을주는 경향이 있다.

 

- 최근에 편도체가 긍정적 정서에도 관여하며, 좌우반구의 편재화가 나타난다는 연구가 발표

- 한 연구에서 쥐를 미로찾기 학습을 시킨다음 스트레스를 가하면 쥐는 해마에 의존하는 장소기억대신에 단서에 의존하여 반응하는 습관적 기억을 사용한다는 사실을 발견하였다. 이는 스트레스가 편도체의 조절기능을 통해 상이한 기억체계의 활요에 영향을 줄 수 있다는 것을 뜻한다. 이러한 연구는 PTSD에서 보이는 부적응적인 기억현상과 강박증 장애에서 나타나는 반복적이고 습관적인 부적응 행동 등의 이해와 치료에 많은 도움을 줄것으로 기대

 

인간의 기억은 얼마나 정확한가?

- 오기억의 세가지 이유

- 첫째, 인출된 기억내용에 대한 점검 실패

- 둘째, 맥락기억의 결함으로 인한 사건의 시간적 순서나 맥락에 대한 혼동, 그리고 정보의 출처에 대한기억상실

- 셋째, 현실에 대한 모니터링 능력과 기억실수를 억제하는능력의 결함으로 인한 상상과 현실의 구분 실패

 

- 그럴듯한 통합 설명

- 좌반구는 원래 의미있는 이야기를 구성하려하고, 우반구는 경험에서의 이상을 탐지하고 해석하는 역할을 한다. 좌반구에서 이야기를 구성하고 꾸미는 과정에서 이상이 탐지죄면 우반구가 수정하는 역할을 한다. 우반구가 손상된 환자의 경우 이상을 탐지할 수 없으므로 작화가 빈번하게 발생

 

- 누구나 기억왜곡 현상을 한두번은 경험한다.

- 기억되는 정보의 출처를 혼동하기도 하고 사건과 맥락을 잘못 연결하거나 상상만 했던 내용을 실제 발생한 사건인 것처럼 기억하기도 한다. 또 타인의 아이디어나 음악 혹은 문장 등을 무의식적으로 마치 자신의 것인양 기억해내는 비의도적인 표절을 하기도 한다.

 

어떤 사람은 기억하고 어떤 사람은 잊어버린다.

- 왜 어떤 사람은 매우 뛰어난 기억능력을 가질까?

- 전반적인 능력이 우수하기 때문일까? 선천적으로 기억력은 타고 나는 것일까?

- 이들은 보통 사람들과는 다른 뇌구조를가지고 있을까?

 

- 기억의 문제를 기억과 관련된 뇌구조에만 국한해서 이야기해서는 안된다. 기억을 잘못하는 것처럼 보이는 많은 현상이 실제로는 기억의 구조의 문제가 아니라 다른 기능과 관련된 문제일 수있기 때문이다. 작업기억의 용량이 동일하더라도 기억수행에서 차이가 나는 것은 단순저장 용랴으로서의 작업기억이 아니라 계획하고 모디터링하는 작업기억의 차이에 기인할 가능성이 높다. 서투른 일을 하게 될때, 작업기억의 용량을 대부분 차지하므로 제대로 익힌 기술이나사고를 표현하지 못하게 된다.

- 스트레스나 걱정거리가 많으면 머리가 복잡해지는데 이는 특정과제수행 중의 작업기억의 용량을 줄어들게 한다. 또한 주의가 산만하거나 주의집중에 문제가 있으면 정보처리 자체가 일어나지 않아 기억될 수 없으므로 주의력 역시 작업기억과 관련있다고 볼 수 있다.

 

나이가 들면 일화기억이 약화된다.

- 노화과정에서 두드러지게 수행이 저하되는 기억은 "연합적 일화기억과 전략적 일화기억"이다. 반면 암묵기억과 의미기억에서는 눈에 띄는 기억력감퇴가 나타나지 않는 편이어서 젊은이와 노인의 기억수행에서는 차이가 없다.

- 노인의 기억수행이 저하되는 주된 이유는 주의 자원의 부족, 처리속도의 감소, 그리고 억제적 통제기능의 저하 등을 꼽을 수 있다. 노화와 함께 주의가 줄어들기 때문에 새로운 정보를 부호화하거나 이전 정보를 인출할때 어려움을 겪게 된다. 게다가 처리속도가 느려지면서 초기 정보처리시간이 길어지게 되어 후속정보를 처리하지 못하게 되거나 초기에 처리한 결과가 사라지게 되므로 후속기억 수행이 어려움을 겪게 된다.

 

- 오기억과 참기억은 다르게 기억하는 것일까?

 

뇌는 어떻게 희노애락을 느끼는가?

- 진짜 웃음과 가짜 웃음

- 감정이 없다면 완전한 이성적 인간?

 

 

3장. 일상생활 속의 뇌

 

그 여자의 뇌, 그 남자의 뇌

- 모성애를 느끼는 뇌는 따로 있을까?

- 그 여자의 뇌, 그남자의 뇌 그리고 섹스

소비하는 인간의 뇌

- 명품, 욕망의 대상

- 내안에 살아 숨쉬는 미키마우스

명상수련에 따른 뇌활동의 변화

- 명상법을 의료에 도입한 사례

뇌가 느끼는 그림의 아름다움

- 예술의 아름다움과 진화에서의 적응문제

- 애잔한 노래를 듣고 눈물을 흘리는 아이들

 

 

4장. 병에 걸린 뇌

 

한국인의 치매이야기

- 치매와 건망증의 차이

- 술, 담배 그리고 치매

정신질환과 뇌

- 노벨상을 받은 정신분열병 환자

- 정신건강을 위한 조언

- 정신질환 설문지

뇌와 쾌락 그리고 중독

- 중독을 권하는 사회

- 무쾌감증과 자가투여이론