치매환자 기억, 왜 과거에 머무르나…뇌 속 기억 선택 스위치 규명

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 우리 뇌 속에서 최신 기억을 선택적으로 불러오는 '신경 스위치'의 존재를 세계 최초로 규명했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 한진희 교수 연구팀이 뇌 내측중격(MS)과 내측내후각피질(MEC)을 잇는 특정 신경 회로가 과거 기억과 최신 기억 사이를 전환하며, 상황에 맞는 최신 정보를 선택하는 핵심 역할을 한다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다고 17일 밝혔다.

과거와 현재의 기억 사이 필요한 정보를 선택하는 능력은 의사결정, 문제 해결, 미래 예측, 논리적 추론과 같은 고차원 인지 기능의 핵심이다. 그러나 뇌가 어떤 원리로 기억을 구분하고 전환하는지는 오랫동안 밝혀지지 않았다.

이 같은 기억 전환 능력의 이상은 조현병, 자폐증, 초기 알츠하이머병 등 다양한 신경정신질환의 핵심 증상 중 하나로 꼽힌다.

연구팀은 뇌 깊숙한 곳에 위치한 내측중격에 주목했다. 내측중격은 해마의 활동 리듬을 조절해 뇌가 정보를 효과적으로 저장하고 불러올 수 있도록 돕는 '조율자' 역할을 한다.

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

반대로 빛을 이용해 이 신경 회로를 인위적으로 차단하는 동물실험에서는 최신 정보를 활용하지 못하고 과거 방식대로 행동하는 모습이 관찰됐다.

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.

연구팀은 뇌의 활성 상태에 따른 기억 수행 능력도 함께 분석했다. 우리 뇌는 활발히 정보를 처리하는 '온라인 상태'와 휴식 상태인 '오프라인 상태'를 반복적으로 오간다.

온라인 상태가 길게 유지될수록 최신 기억을 더 잘 떠올렸으며, 반대로 온라인·오프라인 상태 전환이 잦을수록 기억 인출 능력이 크게 떨어지는 것으로 분석 결과 확인됐다. 이는 뇌의 특정 리듬과 상태가 효과적인 기억 인출을 결정하는 중요한 신경학적 지표임을 시사한다.

이번 연구는 뇌가 과거 기억을 유지하면서도 새로운 정보를 유연하게 반영하는 메커니즘을 규명했다는 점에서 의미가 크다고 연구팀은 설명했다. 향후 치매·알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환 환자의 기억력 감퇴와 인지 유연성 저하를 개선하기 위한 새로운 치료 기술 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대된다.

한 교수는 "이번 연구는 우리 뇌가 수많은 경험을 시간 순서대로 정리하고 활용하는 원리에 대해 새로운 패러다임을 제시했다"며 "뇌가 경쟁하는 기억들 사이에서 최신 정보를 능동적으로 선택하는 조절 시스템을 갖고 있다는 사실을 입증했다"고 말했다.

KAIST 생명과학과 김무준 박사, 서보인·소선회·최정욱·황재민·박주희 박사과정이 참여한 이번 연구 결과는 신경과학분야 국제 학술지 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재됐다.

연구는 중견연구과제(한국연구재단), 삼성미래기술육성재단의 지원과 KAIST 장영실 펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr