두뇌가 기억을 완성하거나 상황을 해석하기 위해 사용할 Filler를 결정하는 기준이 있다.
네 번째 기준원칙은 최근에 활성화되었는지 여부라고 이전 글에서 언급한 적이 있다. 이 글에서는 행동적 태깅(Behavioral Tagging)에 대해 조금 더 알아보려고 한다.
‘행동적 태깅’은 예를 들어 설명하면 쉽게 무엇인지 알게 될 것 같다. 예를 들어, 내가 무엇인가를 배웠는데 그냥 노트 한 장을 잠깐 훑어보는 정도, 아니면 잠깐 끄적거리는 정도로 집중력을 가지지 않고 학습하게 되면 다시 기억하려고 할 때 기억이 가물가물할 때가 있다. 그런데 사실은 그런 기억들은 금방 사라질 수 있다고 한다.
하지만 그 시기에 무엇인가 강렬하고 흥미롭거나 새로운 경험을 하게 되었다면, 두뇌는 그 가물가물한 기억을 일종의 닻처럼 사용하여 그 약한 기억을 보존할 수 있다고 한다. 마치 두뇌가 “그렇게 집중력 있게 기억하지 않았지만, 주변에서 강한 인상을 줄 수 있는 일이 있었으니, 그 두 가지를 연결해 놓으면 되겠다”고 말하는 것과 같다.
사람들은 다음과 같은 경험을 할 수 있다. 그저 짧고 아주 평범한 중요하지 않은 회의에 참석하게 되었는데, 그렇게 기억할 필요는 없는 회의였다. 바로 그 직후에 놀랍거나 흥미로운 영상을 보게 되면 나중에 그 짧고 아주 중요하지도 않는 회의의 세부 사항을 예상치 못하게 떠올리게 될 수 있다. 그 놀랍거나 흥미로운 영상이 강력한 경험이 되어 별 볼일 없다고 생각된 그 회의의 내용에 대한 그 약한 기억에 태그를 붙여서 기억이 사라져서 희미해지지 않도록 도와주었다는 것이다. 참으로 놀라운 사람의 두뇌라는 것을 새삼 또 느낀다.
과학적으로 설명하자면 이렇다. 즉, 두뇌는 약한 기억에 태그를 붙이고 신경 조절 물질, 주의력, 새로운 경험과 같은 강한 경험에서 생성된 자원을 사용하여 약한 기억을 포착하고 안정화하고, 이렇게 해서 그 기억을 더 오래 지속되는 기억으로 만든다는 것이다(1)(2).
“행동적 태깅”에 대해 조금 더 살펴보려고 한다. “행동적 태깅”이란 아이디어가 시작된 곳은 두뇌 세포 간의 연결부위인 시냅스(Synapse)가 기억을 저장하기 위해 어떻게 변화하는지에 대한 기초 신경과학에서 시작되었다고 한다.
1973년, “Bliss & Lømo” 연구에서 특정 자극 후 시냅스가 지속적으로 강화되는 현상인 장기 강화(LTP: Long-Term Potentiation) 현상을 발견했는데, 이는 두뇌가 기억을 저장하기 위해 물리적으로 변화할 수 있다는 최초의 생물학적 단서였다고 한다(3).
약 20년 후, 이 연구에서 시냅스에서 짧은 순간의 활동이 어떻게 오래 지속되는 장기적인 변화로 이어지는 지에 대한 의문을 제기했다. 1997년, Frey & Morris는 “Synaptic Tagging and Capture(4)”라는 개념을 제안하게 된다. 약한 자극이 시냅스에 태깅하고, 시간적으로 가까운 곳에서 발생하는 강한 이벤트가 그 태그를 안정화 하는 데 필요한 단백질(PRP)을 생성한다는 것이다. PRP는 Plasticity-Related Proteins의 약자인데, 이것들은 사람들이 의미 있거나 감정적으로 강렬한 무엇인가를 배울 때 두뇌에서 생성되는 특별한 단백질이라고 한다. 마치 접착제를 사용하여 새로 그린 그림을 영구적으로 고정하는 것처럼 뉴런 간의 연결을 강화하여 기억을 고정하거나 안정시키는 데 도움을 주는 것을 알려져 있다.
따라서 “행동적 태깅”에서, 의미 있는 이벤트로 인해 두뇌가 PRP를 생성하는 시점에 가까운 시간에 간단한 경험이 발생하면 그 간단한 경험도 더 강하게 저장될 수 있다는 것이다. 따라서 약한 이벤트가 이러한 PRP를 포획하면 오래 지속되는 변화를 가지게 된다는 것이다. 이는 시냅스 수준에서 타이밍과 새로움이 어떻게 단기적인 변화를 장기 기억으로 전환하는지를 설명했다(4).
여기서 과학자들은 동일한 태깅 원리가 행동 수준, 즉 단일 시냅스만이 아니라 전체 기억에도 적용되는지 여부에 대해 의문을 제기했다고 한다. 그래서 2007년 Moncada와 Viola는 동물이 그 자체로는 단기 기억만 생성하게 되는 약한 학습 이벤트(Weak Learning Event)를 경험한 후 얼마 지나지 않아 강력하고 두드러진 경험이라고 할 수 있는 새로운 환경을 탐색하면, 약한 기억이 장기 기억으로 강화된다는 것을 보여주는 실험을 진행했다고 한다(1). 그들은 이때 행동 유사 현상을 “행동적 태깅”이라고 불렀다는 것이다. 이제 “시냅스 태깅(Synaptic Tagging)”에서 “행동적 태깅”으로 변하게 된다(1).
그리고 그 후에 위에서 언급된 Fabricio Ballarini가 “Behavioral tagging is a general mechanism of long-term memory formation(2)”라는 글에서 “행동적 태깅”이 모든 과제에 적용되며 장기 기억 형성의 일반적인 메커니즘인 것으로 보인다고 밝혔다.
지금까지 “행동적 태깅”에 대해 어떻게 시작되었으면 어떤 과정을 거쳤는지 간단하게 설명을 해 보았는데, 추가적인 연구조사는 참고자료와 관련된 논문을 찾아보는 것이 좋을 듯하다.
그리고 “행동적 태깅”에 대해 특별히 관심을 가지는 것은 DAGENAM에서 분리된 ‘조각경험’이 데이터베이스에 저장될 때 기억을 구분할 수 있는 요소로 사용될 수도 있다는 생각에서 머리 속으로 디자인을 해 본다.
이 “행동적 태깅”은 또한 이것으로 인해 어떤 기억이든지, 그 이벤트가 발생해서 경험하게 되는 시점과 그 이벤트와 별도로 발생한 놀라움, 매우 신기함, 그리고 감정의 변화와 같은 다른 이벤트를 기억을 장시간 유지해야 할지 여부를 결정할 때 사용한다는 것이다.
또 “행동적 태깅”으로 인해서 잊어버리기 쉬울 수도 있는 가물가물한 기억, 흐릿한 기억 등이 바로 뒤에 흥미로운 일이 생기면 기억되는 이유, 또는 새로운 경험 후에 공부하는 것이 기억 유지에 도움이 되는 이유 등에 대해 이해할 수 있는 설명을 제공해 준다. 또한 중요한 기억을 강화하는 교육, 치료, 그리고 MASERINTS에서 구현할 터미널 시스템과 같은 경험 디자인 전략을 제시하기도 한다.
결론적으로 “행동적 태깅”은 시냅스 연구에서 시작되어 행동으로 전환되었고, 이제는 새로움, 감정, 타이밍이 기억을 지속시키는 방식을 연구하는 여러 분야에서 사용되고 있다고 한다. 이것은 유익한 기억을 만들어내는 경험을 의도적으로 디자인한다는 VCC(Virtual Created Context)나 VAFF(Virtual Affordance)와 같은 MASERINTS의 터미널 시스템 디자인과 매우 관련이 있다. 이 부분은 나중에 MASERINTS의 터미널 시스템과 컴퓨터 디바이스를 설명할 때 다시 거론될 것이다.
언급된 각주의 내용
(1) Induction of Long-Term Memory by Exposure to Novelty Requires Protein Synthesis: Evidence for a Behavioral Tagging, Diego Moncada and Haydée Viola, Journal of Neuroscience 2007, https://www.jneurosci.org/content/27/28/7476
이 연구에서 Diego Moncada와 Haydée Viola는 인간 정신의 흥미로운 미스터리, 즉 일상에서 스쳐 지나가는 경험 중 일부는 몇 시간 만에 잊히는 반면 다른 경험은 평생 동안 기억되는 이유를 탐구했다. 이를 이해하기 위해 이들은 단기 기억과 장기 기억을 연결하는 생물학적 메커니즘을 살펴보았다. 그들은 사람들이 무엇인가를 약하게 학습할 때, 즉 한두 시간 정도 기억될 만큼 중요하거나 강렬하지 않을 때에도 두뇌는 그 기억이 형성된 특정 부위에 임시 태그 또는 물리적 마커를 생성한다는 사실을 발견했다. 이 태그는 마치 깃발처럼 작용하여 기억을 영구적인 형태로 굳히는 데 필요한 생물학적 구성 요소가 도착하기를 기다린다. 그러나 약한 경험 자체만으로는 이러한 구성 요소가 생성되지 않기 때문에 태그는 결국 사라지고 기억은 소멸된다.
이 글에서 이 퍼즐의 빠진 조각이 “새로움”이라는 것을 발견했다. 사람들이 정말로 새롭거나 예상하지 못한 것을 접할 때, 두뇌는 지속적인 기억을 형성하는 데 필요한 새로운 단백질을 생성하도록 자극을 받는다.
이 논문의 핵심은 이러한 자원들이 서로 다른 경험들 사이에서 공유될 수 있다는 사실을 밝혀낸 것이다. 만약 어떤 사람이 희미하고 쉽게 잊히는 경험을 한 후 일정 시간 내에 새로운 것을 접하게 되면, 이전의 희미한 경험에서 얻은 태그가 새로운 경험에서 생성된 단백질을 포착할 수 있다. 두뇌는 이러한 자원을 빌려 사용함으로써 희미한 기억을 안정화하고 보존하여, 그렇지 않았다면 사라졌을 기억을 장기기억으로 전환할 수 있다는 것이다. 이는 사람들의 기억이 고립되어 존재하는 것이 아니라, 새롭고 흥미로운 경험의 등장이 사람들의 마음이 어떤 조용하고 미묘한 순간들을 영원히 간직할 가치가 있는지 결정하는데 도움을 주는 촉매제 역할을 한다는 것을 담고 있다.
(2) Behavioral tagging is a general mechanism of long-term memory formation, Fabricio Ballarini, Diego Moncada, Maria Cecilia Martinez, Haydée Viola. 2009, https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.0907078106
>> 사람들의 마음이 끊임없이 방대한 정보를 걸러낸다는 전제 하에, 이 연구는 두뇌가 무엇을 진정으로 기억할 가치가 있는지 결정하는 방식을 더 깊이 이해하게 해준다. 기억 형성 과정은 고립된 이벤트가 아니라 다양한 경험들이 서로 도움을 주는 협력적인 과정이라는 것을 담고 있다. 이 연구의 핵심은, 사람들의 사소하고 일상적인 경험들이 장기 기억으로 남지 못하는 이유는 기억을 유지하는데 필요한 생물학적 에너지가 부족하기 때문이라는 것이다. 짧거나 약한 경험을 할 때, 두뇌는 그 순간에 미묘하고 임시적인 태그를 하지만, 추가적인 자극이 없으면 그 태그는 사라져 버린다.
이 발견의 놀라운 점은 이러한 태깅이 다양한 유형의 학습에 걸쳐 사용되는 두뇌의 보편적인 언어라는 사실이다. 새로운 공간을 탐색하든, 위험을 피하는 법을 배우든, 단순히 사물을 인식하든, 어떤 상황에서도 동일한 규칙이 적용되는 듯하다. 약한 경험 전후에 더 중요하고 새로운 이벤트가 발생하면, 두뇌는 대기 중인 태그들이 잡을 수 있는 풍부한 자원을 방출한다. 이는 사라질 수밖에 밖에 없던 기억이 더욱 흥미진진한 순간의 에너지에 편승할 수 있게 해준다. 이는 사람들의 기억이 깊이 연결된 시스템이며, 새롭고 활기찬 무엇인가의 등장이 시간을 거슬러 올라가 사람들의 삶의 조용하고 연약한 조각들을 되살려내어 역사의 영구적인 틀 안에 엮어 넣을 수 있는 힘을 가지고 있음을 보여준다.
(3) Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path, Bliss & Lomo, 1973, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4727084
1970년대 초, 사람들의 생각과 경험의 물리적 본질에 대한 인식을 뒤바꾼 획기적인 발견이 이루어졌다. 오랫동안 과학자들은 두뇌처럼 부드러운 생물학적 기관이 어떻게 평생의 정보를 저장할 수 있는지 궁금해했다. Timothy Bliss와 Terje Lømo의 이 획기적인 연구는 그 비밀이 두뇌세포 간 연결의 유연성에 있다는 최초의 명확한 증거를 제시했다. 그들은 두뇌의 특정 경로가 짧고 강렬한 자극을 받으면 해당 세포들 간의 소통이 훨씬 더 강해지고 효율적이 된다는 것을 관찰했다. 마치 숲 속의 좁고 덤불이 우거진 길이 갑자기 넓어지고 포장되어, 앞으로 같은 길을 따라 메시지가 훨씬 쉽게 전달될 수 있게 된 것과 같다.
이 발견이 진정으로 놀라운 이유는 단순히 연결이 강화되었다는 것뿐만 아니라, 이러한 변화가 매우 오랫동안, 때로는 몇 시간 또는 며칠 동안 지속되었다는 점이었다. 장기 강화(long-term potentiation)로 알려지게 된 이 현상은 두뇌가 정적인 기계가 아니라 활동에 반응하여 물리적으로 재구성되는 살아있는 환경이라는 것을 담고 있다. 연구진은 이러한 세포 간 연결 고리가 사용을 통해 강화될 수 있음을 보여줌으로써 기억의 근본적인 언어를 밝혀냈다. 이는 사람들이 새로운 것을 배우거나 경험할 때마다 두뇌 세포들이 서로 더욱 효과적으로 소통하며, 그 순간의 지속적인 물리적 흔적을 남겨 과거를 미래로 이어갈 수 있게 해준다는 것을 의미한다.
(4) Synaptic tagging and long-term potentiation, U Frey, R G Morris, 1997, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9020359/
1990년대 후반, Uwe Frey와 Richard Morris는 “두뇌가 기억의 구성 요소를 정확히 어디로 보내야 하는지 어떻게 아는가?”라는 신경과학계의 오랜 난제에 대한 해결의 개념을 제시했다. 당시에는 두뇌가 정보를 저장하기 위해 세포 간 연결을 강화하고, 이 과정에 새로운 단백질 생성이 필요하다는 것이 알려져 있었다. 그러나 이러한 단백질은 세포의 중심부에서 만들어져 마치 소포처럼 세포 밖으로 보내지기 때문에, 특히 하나의 두뇌세포가 수천 개의 접점을 가질 수 있다는 점을 고려할 때, 세포가 어떤 특정 가지나 연결부에 실제로 이러한 단백질이 필요한지 어떻게 알아내는 지 그것에 대한 의문이 품었던 것이다.
연구진은 세포 간 연결이 자극을 받으면 단순히 신호를 전달하는 것 이상의 일이 일어난다는 것을 발견했다. 바로 그 특정 부위에 태그를 남기는 것이다. 이 태그는 마치 깜빡 거리는 신호등이나 임시 책갈피처럼 작용하여 기억이 형성되려는 정확한 위치를 표시한다. 이 태그 자체가 기억은 아니지만, 해당 부위가 기억 형성을 위한 준비가 된 상태임을 알려주는 역할을 한다. 이후 세포가 강하거나 중요한 이벤트에 반응하여 필요한 단백질을 생성할 때, 이 단백질들은 세포 전체를 이동하지만, 태그가 부착된 부위에서만 잡히게 되어 사용된다.
이 발견은 사람들의 두뇌가 다양한 경험들을 조화롭게 연결하는 영리한 방식을 가지고 있음을 보여준다. 이는 사람들의 생물학적 구조가 단순히 분리된 부분들의 집합체가 아니라, 하나의 강렬하고 중요한 순간이 에너지를 공유하여 더 작고 조용한 순간이 오래도록 기억될 수 있도록 돕는 지원 시스템임을 드러낸다. 즉, 일반적으로 기억될 만큼 충분한 단백질을 생성하지 않는 약하고 중요하지 않고 사소한 신호조차도, 더 강한 이벤트 근처에서 발생하면 오래 지속되는 기억으로 바뀔 수 있다는 것을 보여주었다. 약한 신호가 일종의 태그를 부착하면, 같은 세포의 다른 곳에서 발생하는 더 강한 이벤트에 의해 생성된 단백질을 가로챌 수 있다. 이는 사람들의 마음이 독특한 종류의 생물학적 연상 작용을 할 수 있음을 담고 있다. 즉, 한 순간의 중요성이 다른 순간에 힘을 실어주어, 뉴런 사이의 특정한 연결 고리가 가장 필요할 때와 장소에서 강화되도록 하는 것이다.