두뇌가 기억을 완성하거나 상황을 해석하기 위해 사용할 Filler를 결정하는 기준이 있다.
이전 글에서 다섯 번째 기준원칙으로, 두뇌는 자주 ‘Predictive Utility’을 기반으로 요소를 선택한다고 했다. 그와 관련되어 ‘예측코딩’이란 표현이 거론되었다. 이에 대해 조금 더 알아보려고 한다.
‘예측코딩(Predictive Coding)’, 이 표현은 신경과학계에서 유래했다고 한다. 즉, 두뇌는 항상 다음에 무슨 일이 일어날지 예측한다는 개념이다. 이 개념은 널리 알려져 있는 개념이다.
두뇌는 단순히 정보를 기다리는 것이 아니라, 마치 똑똑한 탐정이 이야기의 결말을 듣기도 전에 빠진 부분을 채워 사건의 전말을 맞춰 나가듯 정보를 예측한다는 것이다. 결국 두뇌는 이미 알고 있는 내용을 바탕으로 가장 타당하고 합리적인 것으로 빈칸을 채우려고 노력할 것이다. 상황을 더 명확하고 덜 혼란스럽게 만드는 세부 사항을 선택한다는 것이다. 다시 말해서, ‘예측코딩’이란 두뇌가 외부 세계와 과거 경험에서 얻은 단서를 활용하여 다음에 무엇을 보고, 듣고, 느낄지 끊임없이 예측한다는 것을 의미한다(1).
Daniel Schacter의 “Remembering the Past to Imagine the Future: The Prospective Brain”이라는 논문에서 저자들은 Hippocampus가 다양한 경험의 세부 사항들을 어떻게 재조합하여 새로운 이벤트를 상상하는지 설명을 발견할 수 있다고 한다. 이 과정은 “Associative Links”라고 하는 연상되는 연결에 의존하는데, 바로 여기에서 이전 글에서 언급한 “연상력(2)(3)(4)”이라는 개념이 등장한다. 따라서 이 글에서 ‘연상력’이라는 정확한 표현을 사용하지는 않았지만, 이 용어가 설명하는 메커니즘은 논의가 된다.
언급된 각주의 내용
(1) Remembering the Past to Imagine the Future: The Prospective Brain, Schacter, Addis & Buckner, 2007, https://www.nature.com/articles/nrn2213, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17700624
Daniel Schacter의 연구는 Ghosh와 Bar의 논의에 더할 나위 없이 좋은 “세 번째 기둥”이다. Bar가 능동적인 두뇌에 대해 이야기한다면, Daniel Schacter는 미래 지향적인 두뇌, 즉 사람들이 미래를 만들어 가는 데 필요한 구성 요소로 과거를 어떻게 활용하는지에 대해 설명한다. 과연 Neocortex와 Hippocampus는 이 미래를 만들어 가는 것에서 각각 어떤 역할을 할까?
Daniel Schacter는 이를 “구성적 일화적 시뮬레이션(Constructive Episodic Simulation)”이라는 용어로 설명한다.
Daniel Schacter는 Hippocampus와 구체적인 세부 사항에 관하여 “우리는 일화적 체계의 중요한 기능이 과거 경험의 요소들을 미래 이벤트의 시뮬레이션으로 유연하게 재결합하는 것을 지원하는 것이라고 주장해 왔다.”라고 이야기했다.
Daniel Schacter는 고차원적 지식(Neocortex)에 관하여 2007년 논문은 Hippocampus에 중점을 두고 있지만, 일화적 기억이 “주로 Neocortex에 위치하는 의미론적 기억에 저장된 정보를 활용한다”고 언급했다. 또한 이 과정을 일반적인 지식이 세부 사항들을 조합하는 데 도움을 주는 “Top-down” 활성화로 설명했다.
Neocortex는 스키마 지식을 저장할 수 있는 것으로 알려져 있다. 현대 신경과학에서 Neocortex는 “일반적인 것들의 저장소”로 여겨진다. 예를 들어, Hippocampus가 어제 먹은 점심 식사와 같은 특정 순간의 스냅사진과 같다면, Neocortex는 지금까지 먹었던 모든 점심 식사의 요약과 같다. 시간이 흐르면서 기억은 시스템 통합이라는 과정을 통해 Hippocampus에서 Neocortex로 이동하면서 특정 날짜와 시간 정보는 사라지고, 일반적인 스키마 지식으로 변환된다.
Neocortex와 Hippocampus의 관계를 쉽게 설명하자면, 두뇌를 Neocortex라는 전문 건축가와 Hippocampus라는 현장 시공업자가 함께 일하는 공간으로 Storytelling을 만들어 보면 된다.
전문 건축가인 Neocortex는 설계도 또는 스키마를 가지고 있다. 집이 일반적으로 어떻게 생겼는지 알고, 지붕, 벽, 문이 필요하다는 것도 알고 있다. 문이 파란색인지 빨간색인지는 중요하지 않다. 단지 문이 있어야 한다는 것만 알 뿐이다.
현장 시공업자인 Hippocampus는 구체적이고 특정한 자재에 대한 정보를 가지고 있다. 이 특정 집에는 붉은 벽돌과 파란 대문을 사용해야 한다는 것을 기억하고 있다.
미래의 이벤트를 상상할 때, 전문 건축가인 Neocortex는 예를 들면, “우리는 해변 파티에 갈 거야!”라는 계획 송의 전반적인 설계도를 제공하고, 현장 시공업자인 Hippocampus는 기억 속의 “소금 냄새”, “그 특정한 파란색 아이스박스”, “친구의 얼굴”과 같은 과거의 구체적인 세부 사항을 가져와 설계도에 맞춰 생생한 시뮬레이션 경험을 만들어낸다.
Daniel Schacter는 “Remembering the Past to Imagine the Future: The Prospective Brain”(2007)에서 이렇게 말한다. Daniel Schacter의 핵심 주장은 사람들의 기억 체계가 단순히 과거를 회상하기 위해 변화하고 있는 것이 아니라는 점이다. 오히려 기억 체계의 주된 목적은 미래를 상상하는 데 도움을 주는 것이다. 그는 사람들의 기억이 “재생적”이기보다는 “구성적”이라고 주장한다. 우리는 기억을 비디오 파일처럼 저장하는 방식이 아니기 때문에, 우리는 기억을 작은 조각으로 나누고 그 조각들을 “재조합”하여 아직 일어나지 않은 일들을 시뮬레이션 할 수 있다. 이러한 유연성은 강력한 능력이지만, 동시에 사람들의 기억이 때때로 오류나 Filler에 취약한 이유이기도 하다.
만약, 기억이라는 것이 먼지 쌓인 오래된 사진 보관함이 아니라 레고 블록 상자라면, 각 블록은 색깔, 느낌, 친구가 했던 특정 단어처럼 경험의 ‘조각경험’들이라고 할 수 있을 것이다. Daniel Schacter의 미래 지향적인 두뇌에 대한 가설은 인간 정신의 진정한 천재성은 그 블록 상자를 바닥에 무작위로 쏟아 놓고도 완전히 새로운 것을 만들어낼 수 있는 능력에 있다고 주장한다.
이러한 과정, 즉 구성적 일화적 시뮬레이션은 사람들이 삶을 헤쳐 나가는 방식이다. 면접을 준비할 때, 사람들의 두뇌는 그저 면접이 일어나기만 기다리지 않는다. 과거로 돌아가 이전의 성공적이었던 대화의 “블록”, 구글 지도에서 본 사무실 건물의 “블록”, 그리고 긴장되는 감정의 “블록”을 꺼내는 것이다. 그리고 이 모든 조각들을 조합하여 면접장에 발을 들여놓기도 전에 머릿속으로 면접 장면을 영화처럼 그려내게 된다.
Daniel Schacter는 사람들이 기억에서 저지르는 오류들, 즉 세부 사항을 잊거나 이름을 잘못 기억하는 것들은 사실상 이러한 유연성에 대한 대가라고 주장한다. 기억을 고정시키지 않음으로써 사람들의 두뇌는 과거라는 것을 미래를 위한 실험실로 활용할 수 있을 만큼 민첩하게 유지된다는 것이다. 사람들은 아주 현실적인 의미에서 어제의 지도를 사용하여 내일의 미지의 지형을 탐색하는 시간 여행자인 셈이다.
(2) A Spreading Activation Theory of Memory, John R. Anderson, 1983, https://act-r.psy.cmu.edu/wordpress/wp-content/uploads/2012/12/66SATh.JRA.JVL.1983.pdf
이 영향력 있는 저서에서 John R. Anderson은 인간의 마음을 단순한 서류 캐비닛이 아니라, 모든 생각이 다른 많은 생각들과 연결된 거대한 아이디어의 그물망으로 바라보라고 한다. John Anderson는 사람들의 지식이 거대한 네트워크로 조직되어 있으며, 사람들이 특정 개념을 생각할 때 마치 그 그물망의 한쪽 구석에 불이 켜지는 것과 같다고 말한다. 이러한 에너지, 즉 활성화는 한 곳에 머물지 않고, 마치 연못에 잔물결이 퍼져 나가듯 해당 아이디어와 관련된 다른 아이디어들을 연결하는 경로를 따라 자연스럽게 퍼져 나간다. 이러한 과정 덕분에 하나의 생각이 다른 생각으로 자연스럽게 이어질 수 있으며, 단 하나의 단어를 듣는 순간 갑자기 아득한 기억이나 관련된 이미지들이 의식 속으로 떠오르는 이유를 설명해 준다.
이처럼 퍼져 나가는 에너지의 강도는 사람들이 과거에 얼마나 자주 그러한 연결을 사용했는지에 따라 달라진다. 두 아이디어가 사람들의 경험 속에서 자주 연결될수록, 그 사이의 경로는 더 넓고 효율적으로 변하여 정신 에너지가 더 빠르고 안정적으로 전달된다. 이는 사람들이 익숙한 정보를 거의 즉시 떠올릴 수 있는 반면, 덜 익숙한 연상은 떠오르는 데 더 오랜 시간이 걸리는 이유를 설명해 준다. 궁극적으로 이 이론은 사람들의 사고력과 문제 해결 능력이 사람들 마음속의 네트워크를 통해 끊임없이 조용히 흐르는 에너지에 의해 좌우된다고 주장한다. 이 이론은 기억을 살아 숨 쉬는 연상 체계로 묘사하며, 생각의 중요성은 주변 아이디어로부터 받는 에너지의 양에 따라 결정되어, 사람들의 내면의 삶을 규정하는 끊임없는 성찰의 흐름을 만들어낸다고 설명한다.
(3) A spreading-activation theory of semantic processing. Collins & Loftus (1975), Psychological Review, https://psycnet.apa.org/doiLanding?doi=10.1037%2F0033-295X.82.6.407
이 기초적인 연구에서 Allan Collins와 Elizabeth Loftus는 사람들의 지식이 마치 방대하고 복잡한 지도처럼 조직되어 있으며, 모든 개념은 다양한 길이의 경로로 연결된 목적지라고 주장한다. 그들은 사람들이 특정한 아이디어를 떠올릴 때, 마치 그 지점에서 에너지의 불꽃이 타오르는 것과 같으며, 이 에너지가 이용 가능한 경로를 따라 인접한 개념들로 자연스럽게 퍼져 나가기 시작한다고 설명한다.
“빨간색”과 “사과” 또는 “새”와 “날개”처럼 두 아이디어가 밀접하게 관련될수록, 그 사이의 경로는 더 짧고 강해져서 정신적 에너지가 관련 개념에 더 빨리 도달할 수 있다. 이것이 바로 사람들이 한 가지를 생각하면 자주 비슷한 것을 떠올릴 준비가 되는 이유를 설명해 준다. 사람들의 정신적 지도에서 주변 영역들이 이미 이 에너지의 이동으로 부분적으로 밝혀졌기 때문이다.
이 관점의 놀라운 점은 사람들의 생각이 유동적이고 개인적인 특성을 지닌다는 점에 있다. 이 연구는 이러한 연결들이 단순히 고정된 논리적 범주가 아니라, 우리 각자의 고유한 경험을 통해 구축되고 강화된다고 주장한다. 에너지가 이 연결망을 따라 퍼져 나가면서 시작점에서 멀어질수록 약해지는데, 이는 사람들의 마음이 가장 중요한 것에 집중하도록 하면서도, 서로 멀리 떨어진 두 아이디어가 우연히 공통점을 공유할 때 발생하는 창의적인 도약을 가능하게 한다. 이는 인간의 기억을 역동적이고 상호 연결된 모양으로 묘사하며, 의미는 고립된 사실에서 찾는 것이 아니라, 하나의 생각이 다른 생각에 부드럽게 닿아 일상생활을 이끄는 이해의 흐름을 만들어내는 방식에서 찾는다는 것을 보여준다.
(4) Pattern separation in the hippocampus, Michael A Yassa, Craig E L Stark, 2011, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3183227
사람들이 경험을 정리하는 방식을 심도 있게 고찰하는 이 책에서 Michael Yassa는 두뇌가 매일 직면하는 중요한 과제, 즉 유사한 기억들이 뒤섞이지 않도록 관리하는 문제를 탐구한다.
삶은 매일 아침 비슷한 자리에 주차를 하거나 같은 카페에서 친구들을 만나는 것처럼 반복되는 패턴의 연속이다. 만약 두뇌에 특정한 내부 필터가 없다면, 이러한 거의 똑같은 이벤트들은 결국 뒤엉켜 혼란스러운 기억으로 남게 될 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 두뇌는 Hippocampus라고 불리는 작고 구부러진 모양의 영역에서 놀라운 과정을 활용한다. Hippocampus는 마치 뛰어난 이야기꾼처럼 각 순간을 구별 짓는 아주 미세한 디테일까지 포착해내는 능력을 지녔다.
패턴 분리(Pattern Separation)라고 알려진 이 과정은 두뇌가 매우 유사한 두 가지 입력 정보를 각각 구별되는 독립적인 별개의 파일로 변환하는 능력으로 설명된다. 마치 화가가 미묘하게 다른 두 가지 파란색을 보는 것과 같다. 두뇌는 두 색을 같은 색으로 인식하는 대신, 색조와 질감의 미묘한 차이를 강조하여 각각의 기억으로 저장할 수 있도록 노력한다. Hippocampus는 이러한 명확한 경계를 만들어 사람들이 단순히 “공원에서 보낸 하루”를 기억하는 것이 아니라, 이전에 수많은 공원 방문과 구별되는 “이번 주 토요일 공원에서 보낸 하루”로 구체적으로 기억할 수 있도록 한다.
사람들이 세상을 살아가면서 새로운 것과 익숙한 것을 구분하는 이러한 능력은 사람들이 이미 알고 있는 것을 덮어쓰지 않고 배우고 적응할 수 있도록 해준다. 이 글은 이러한 섬세한 시스템이 명확하고 제대로 기능하는 효율적인 기억에 얼마나 중요한지 그리고 필수적인지 고찰하는 동시에, 나이가 들거나 특정 건강 문제에 직면하면서 이 시스템이 더욱 약해질 수 있다는 점도 지적한다. 궁극적으로 이 연구는 사람들의 마음이 끊임없이 보이지 않는 곳에서 작동하여 사람들의 현실의 경계를 더욱 선명하게 다듬고, 주변 세상이 반복적으로 느껴질 때조차도 우리 각자의 삶이라는 독특한 태피스트리가 명확하고, 상세하며, 체계적으로 유지되도록 한다는 것을 보여준다.