똑똑한 뇌 - 탁월한 기억력은 어떻게 만들어 지는가
남성과 여성은 영화를 보는 취향이나 성감대뿐 아니라 기억력 감퇴가 찾아오는 기능도 다르다. 남성은 보통 나이가 들면서 복잡한 문제를 해결하는 능력을 상실하는 반면, 여성은 정보를 빨리 처리하는 능력을 잃는다. 이런 현상은 두 가지 사실을 알려준다. 하나는 기억과 관련된 강력한 유전인자가 존재한다는 것이다. 다른 하나는 유전적 영향력과 싸워 이기려면 특별한 노력을 기울여야 한다는 것이다. 성별에 따라 특별히 더 감소하는 기능이 있긴 하지만 반대로 이득을 얻는 부분도 존재한다. 따라서 단순히 고장 난 부분을 수선하는 것뿐 아니라 뛰어난 부분을 보전하는 것도 중요하다.
남녀 모두 처음부터 약했던 부분은 그 능력을 더욱 빠르게 상실 한다. 남성은 언어능력을, 여성은 공간지각력을 더 빨리 상실한다. 물론 모든 사람에게 동일하게 적용되지는 않지만 이런 사실은 노화 관리에서 어떤 부분에 집중해야 하는지 그 실마리를 제공해 주며, 장점을 최대한 살리게 한다. 만약 기억력이 좋지 않다면 그 대책으로 정리와 메모기술을 강화하면 된다.
뇌는 감정에서부터 의사 결정에 이르기까지 모든 것을 관장하며, 그중 기억력 감소에 대해 세 가지 특별한 뇌 기능에 초점이 맞춰진다. 그것은 어떤 정보의 중요성을 판별하는 지각능력과 단기 기억장애, 그리고 요리 레시피나 잡다한 기억 및 이름 등 과거의 정보를 떠올리는 장기 기억의 상실이다.
우리는 치매 증상에 대해서는 텔레비전과 가족이나 이웃을 통해 이미 알고 있다. 우선 사람들의 얼굴, 이름, 사는 곳 등 대체로 기억하기 쉬운 정보들을 잊기 시작 한다. 가장 흔히 발견된 문제는 집으로 가는 길을 잃어버린 것이다. 이때 내 몸의 유전적 운명을 조절하려면 어떤 기억을 떠올릴 수 없는지 유심히 살펴볼 필요가 있다.
특히 노화 관련 기억 상실은 몇 가지로 분류되는데 알츠하이머병과 치매, 경도인지장애는 서로 다른 병이다. 여기서는 각 질환이 사람들을 변화시키는 것이 비슷하기 때문에 각각의 기억장애를 모두‘노화 관련 기억장애’로 취급하기로 한다.
* 비만과 관련된 제2형 당뇨병은 알츠하이머성 치매의 발병 위험을 높이는데, 그 이유는 염증과 동맥경화를 증가시킬 뿐 아니라 너무 많이 분비된 인슐린이 뇌에서 치매의 원인물질인 베타아밀로이드의 생성을 촉진하기 때문이다. 이에 따라 알츠하이머성 치매는 제3형 당뇨병이라 불린다.
기억은 신경세포에 연결된 시냅스의 추가연결이 결국 기억을 낳는다.
이렇게 연결된 네트웍은 사회에서 생활하면서 피드백에 의하여 추가되고 바뀌어 간다.
다시 기억으로 돌아가 보자. 기억은 기본적으로 정보를 학습하고 저장하며 필요할 때 불러오게 하는 과정을 말한다. 이렇게 해서 기억된 정보는 문제를 해결하거나 이야기할 때 필요하다.
학습은 뇌의 연결로부터 시작되며 이는 메시지가 한 신경세포에서 다른 신경세포로 전달되는 것을 의미한다. 그리고 정보를 처리하는 능력은 시냅스라는 신경세포들 사이의 연결이 결정한다. 뇌세포가 다른 뇌세포와 대화하는 능력은 그것을 사용하는 정도에 따라 강화되거나 약해지기 때문이다. 특이하게도 뇌의 시냅스는 사용하면 할수록 보다 강해지고 더욱 많이 증식한다. 이것이 가족사에 대해서는 강한 신경회로를 갖고 있는 반면 90년대 음악 상식에 대해서는 약한 회로를 갖고 있는 이유다. 뇌가 사물을 기억하는 것에도 이 원리를 적용할 수 있다. 어떤 것에 흥미가 있으면 그것을 빨리 배우게 되고 시냅스는 더욱 강하게 연결된다. 반면 지루한 정보는 그 반대로 나타난다. 물론 이런 정보도 학습을 통해 연결을 만들 수 있지만 그것은 반복된 학습을 통해서만 가능하다.
문제는 시냅스 연결고리를 적게 사용할수록 그것이 재생될 가능성이 낮아진다는 점이다. 이는 오랫동안 사용하지 않으면 외국어를 점점 잊는 것과 같다. 내 몸을 덜 이용하는 시냅스는 약화시키고 많이 이용하는 시냅스는 수선하거나 강화 한다.자주 쓰는 것에는 굵은 연결회로가 만들어져 정보전달이 빨라지지만 덜 사용하는 것은 연결회로가 파손되거나 아예 무용지물이 되고 마는 것이다. 따라서 기억력을 적절하게 유지하려면 생물학적으로 다음 세 가지 측면에 주의해야 한다.
잠시 시냅스가 무엇인지 알아보도록 하자. 시냅스(synapse)는 뉴런(neuron, 신경충격을 전달하는 전형적인 뉴런은 1개의 핵과 둘 또는 그 이상의 수상돌기가 있는 세포체를 가지고 있다. 신경충격은 하나 또는 여러 개의 수상돌기를 따라 세포체로 전달되며 고등신경계에서는 축색이 세포체로부터 신경충격을 전한다. 자포동물보다 고등한 대부분의 무척추동물과 척추동물에서 신경계를 이루는 기본세포 nerve cell이라고도 함)과 근육세포 사이의 시냅스 연결을 신경근접합부라고 한다. 시냅스는 화학 시냅스와 전기 시냅스 2가지로 구분된다. 화학 시냅스에서는 신경섬유의 말단부분이 팽창해 혹 같은 구조를 형성하는데, 이것은 시냅스 틈이라는 현미경적 틈을 통해 시냅스후신경세포라 부르는 이웃한 뉴런과 분리되어 있다. 전형적인 시냅스틈의 너비는 0.02㎛ 정도이다. 신경충격이 시냅스전신경말단에 도달하면 시냅스소포라는 주머니가 시냅스전막 쪽으로 움직여서 막과 융합하고 신경전달물질이라는 화학물질을 분비한다(신경전달물질). 이 물질은 시냅스틈을 가로질러 확산해나가 시냅스후막에 있는 수용체 분자에 결합해 시냅스후뉴런에 신경충격을 전달한다.
이 화학결합작용은 수용체의 모양을 변형시켜 채널 단백질분자들을 여는 여러 반응들을 시작하도록 한다. 그러면 전하를 띤 이온들이 그 채널을 통해 뉴런 안으로, 또는 밖으로 흐른다. 이렇게 시냅스후막을 가로지르는 전하가 갑자기 변함으로써 막의 전기적 극성을 변화시켜 시냅스후전위(postsynaptic potential/PSP)를 생성한다. 만약 세포 내로 양전하를 띤 이온들이 많이 들어오면 PSP는 탈분극되어 흥분성 시냅스후전위가 된다.
즉 그것은 활동전위라고 하는 새로운 신경충격을 생성해낼 수 있다. 신경전달물질이 일단 방출되어 시냅스후수용체에 결합되면 즉시 시냅스틈에 있는 효소에 의해 활성을 잃게 되거나 시냅스전막에 있는 수용체에 결합해 재순환한다. 이러한 메커니즘은 일련의 순간적인 전달과정을 일으키고, 각각은 0.5~4.0m/s 동안만 지속된다.
화학 시냅스에서 신경충격이 전달될 것인지의 여부는 신경전달물질의 종류와 시냅스후수용체에 달려 있다. 같은 신경전달물질이라 하더라도 수용체가 다르면 다른 반응이 나타날 수 있다. 예를 들어 자율신경계의 일반적인 신경전달물질인 노르에피네프린은 신경전달을 자극하는 수용체에 붙기도 하고, 그것을 억제하는 다른 수용체와 결합하기도 한다. 시냅스후뉴런의 막에는 여러 종류의 수용체들이 있고 몇몇 시냅스전신경말단에서는 1종류 이상의 신경전달물질이 분비되기도 한다.
또한 각각의 시냅스후뉴런이 여러 뉴런들과 수백 개의 시냅스를 형성하기도 한다. 이러한 변수들은 주어진 자극에 대해 신경계가 복잡한 반응을 나타내는 데 중요하다. 시냅스는 화학전달물질과 함께 생리적 밸브로 작용해 신경충격이 규칙적인 회로 내에서 전달되도록 지시하고, 신경이 무작위적으로 또는 무질서하게 자극되는 것을 막아준다.
전기 시냅스는 간극결합(gap junction)이라는 채널을 통해 세포들 사이에 이온이 흐르게 함으로써 융합된 뉴런과 뉴런 사이에 직접적인 통신이 일어나게 한다.
무척추동물과 하등척추동물은 간극결합을 통해 뉴런 전체가 동시에 자극될 수 있을 뿐 아니라 시냅스 전달이 더 빠르게 일어날 수 있다. 간극결합은 인체에서도 볼 수 있는데, 신체기관에 있는 세포들 사이와 신경계의 신경교세포들 사이에서 가장 많이 볼 수 있다. 화학적 전달은 몸집이 크고 구조가 복잡한 척추동물의 신경계에서 진화되어왔는데, 그것은 보다 먼 거리로 여러 가지 정보를 전달해야 하기 때문이다. <다음 호에 계속 됩니다>
힐링코칭상담연구소장
시인/본지 논설주간 정관웅
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