어떤 기억은 평생 지속되는 반면 어떤 기억은 빨리 사라지는 이유

장기 기억은 중요한 경험은 점진적으로 강화하고 다른 경험은 사라지게 하는 일련의 분자 프로그램을 통해 형성됩니다. 이 과정은 시상, 피질, 그리고 관련 유전자 조절자들의 조화로운 활동에 의존합니다. 출처: Shutterstock

뇌는 매일 스쳐 지나가는 인상, 창의적인 영감, 그리고 감정적 경험을 지속적인 기억으로 전환하여 우리의 정체성을 형성하고 결정을 이끌어냅니다. 신경과학의 핵심 질문은 뇌가 어떤 정보를 저장할 가치가 있는지, 그리고 그 기억을 얼마나 오랫동안 유지해야 하는지를 어떻게 판단하는가입니다.

최근 연구 결과에 따르면 장기 기억은 뇌의 여러 부분에서 활성화되는 일련의 분자 타이밍 메커니즘을 통해 형성된다고 합니다. 과학자들은 생쥐의 가상 현실 행동 시스템을 사용하여 기억을 점점 더 안정적인 상태로 이동시키거나 완전히 사라지게 하는 조절 요인을 발견했습니다.

네이처 에 발표된 한 연구는 시간이 지남에 따라 여러 뇌 영역이 함께 작동하여 기억을 재구성하는 방식을 강조하며, 각 기억의 중요성과 지속성을 평가하는 데 도움이 되는 체크포인트를 제시합니다.

"이것은 기억의 지속성을 어떻게 조절하는지 설명하기 때문에 중요한 발견입니다."라고 스콜러 호르바흐 가족 신경 역학 및 인지 연구소 소장인 프리야 라자세투파시는 말합니다. "우리가 기억하기로 선택하는 것은 스위치를 한 번 켜는 것이 아니라 끊임없이 진화하는 과정입니다."

고전적인 메모리 모델을 넘어서

오랫동안 연구자들은 단기 기억을 담당하는 해마와 장기 기억을 저장하는 것으로 여겨지는 피질, 이 두 가지 주요 기억 중추에 집중해 왔습니다. 이러한 장기 기억은 생물학적 온오프 스위치 뒤에 위치하는 것으로 여겨졌습니다.

라자세투파티는 "뇌의 기존 기억 모델에는 켜기/끄기 스위치 역할을 하는 트랜지스터와 유사한 기억 분자가 포함되었습니다."라고 말했습니다.

이러한 오래된 관점은 기억이 장기 저장으로 표시되면 무기한 지속된다고 주장했습니다. 이러한 관점은 유용한 통찰을 제공했지만, 어떤 장기 기억은 몇 주 동안 지속되는 반면 어떤 장기 기억은 수십 년 동안 생생하게 유지되는 이유를 설명하지는 못했습니다.

단기 기억과 장기 기억을 연결하는 핵심 경로

2023년, 라자세투파시와 동료들은 단기 기억과 장기 기억 시스템을 연결하는 뇌 회로를 규명했습니다. 이 경로의 핵심 요소는 시상인데, 시상은 어떤 기억을 보존해야 할지 결정하고 장기 안정화를 위해 피질로 전달합니다.

이러한 발견은 더 심오한 의문을 제기합니다. 기억이 해마를 떠난 후 어떻게 되는가? 그리고 어떤 분자적 과정이 기억이 지속되는지 아니면 사라지는지 결정하는가?

가상현실 실험으로 기억 지속성 밝혀져

이러한 메커니즘을 연구하기 위해 연구팀은 생쥐가 특정 기억을 형성할 수 있도록 하는 가상 현실 장치를 구축했습니다. 라자세투파티는 "제 연구실의 박사후연구원인 안드레아 테르세로스는 이 문제를 새로운 방식으로 해결할 수 있는 정교한 행동 모델을 개발했습니다."라고 말합니다. "특정 경험의 반복 빈도를 변화시킴으로써 생쥐가 특정 경험을 다른 경험보다 더 잘 기억하도록 유도한 후, 뇌를 분석하여 기억 지속성과 어떤 메커니즘이 연관되어 있는지 확인할 수 있었습니다."

상관관계만으로는 핵심 질문에 답할 수 없었기에, 공동 연구자인 셀린 첸은 시상과 피질의 유전자 활동을 변화시키는 CRISPR 기반 스크리닝 플랫폼을 개발했습니다. 이 접근법을 통해 특정 분자를 제거하면 기억 지속 기간이 달라지고, 각 분자는 자체적인 시간 척도에 따라 작용한다는 것을 보여주었습니다.

시간 제한 프로그램 가이드 메모리 안정성

연구 결과에 따르면 장기 기억은 단일 온/오프 스위치에 의존하는 것이 아니라 뇌 전체에 걸쳐 분자 타이머처럼 전개되는 일련의 유전자 조절 프로그램에 의존합니다.

초기 타이머는 빠르게 활성화되지만 빠르게 사라져 기억이 사라지게 합니다. 후기 타이머는 더 점진적으로 활성화되어 중요한 경험이 지속되는 데 필요한 구조적 지지력을 제공합니다. 이 연구에서는 반복이 중요성을 대신하는 역할을 했으며, 연구자들은 이를 통해 자주 반복되는 맥락과 가끔씩만 보이는 맥락을 비교할 수 있었습니다.

연구팀은 기억 유지에 필수적인 세 가지 전사 조절 인자, 즉 시상의 Camta1과 Tcf4, 그리고 전대상피질의 Ash1l을 발견했습니다. 이 분자들은 초기 기억 형성에는 필수적이지 않지만 기억 보존에는 필수적입니다. Camta1과 Tcf4의 발현을 저해하면 시상과 피질 사이의 연결이 약화되어 기억 상실이 유발되었습니다.

이 모델에 따르면 기억 형성은 해마에서 시작됩니다. Camta1과 그 하위 표적들은 초기 기억을 온전하게 유지하는 데 도움을 줍니다. 시간이 지남에 따라 Tcf4와 그 표적들은 세포 접착과 구조적 지지력을 강화하기 위해 활성화됩니다. 마지막으로, Ash1l은 기억의 안정성을 강화하는 크로마틴 리모델링 프로그램을 촉진합니다.

라자세투파티는 "이 타이머에 기억을 담아두지 않는 한, 기억은 금방 잊어버릴 것"이라고 말합니다.

생물학 전반에 걸친 공유 메모리 메커니즘

Ash1l은 히스톤 메틸트랜스퍼라제라는 단백질 계열의 일부로, 다른 시스템에서 기억과 유사한 기능을 유지하는 데 도움을 줍니다. 라자세투파티는 "면역 체계에서 이 분자들은 신체가 과거 감염을 기억하도록 돕고, 발달 과정에서는 세포가 자신이 뉴런이나 근육으로 변했다는 것을 기억하고 그 정체성을 장기적으로 유지하도록 돕습니다."라고 말합니다. "뇌는 이러한 보편적인 세포 기억을 인지 기억을 지원하기 위해 재활용하고 있을 가능성이 있습니다."

이러한 발견은 궁극적으로 연구자들이 기억 관련 질환을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 라자세투파시는 기억을 보존하는 유전자 프로그램을 이해함으로써 과학자들이 알츠하이머병과 같은 질환에서 손상된 뇌 영역을 중심으로 기억 경로를 재조정할 수 있을 것이라고 제안합니다. "기억 공고화에 중요한 두 번째와 세 번째 영역을 알고, 첫 번째 영역에서 뉴런이 죽어가는 것을 확인한다면, 손상된 영역을 우회하여 뇌의 건강한 부분이 기억을 담당하도록 할 수 있을 것입니다."라고 그녀는 말합니다.

다음 단계: 메모리 타이머 시스템 디코딩

라자세투파시 연구팀은 현재 이러한 분자 타이머가 어떻게 활성화되고, 무엇이 그 지속 시간을 결정하는지 밝히고자 합니다. 여기에는 뇌가 기억의 중요성을 어떻게 평가하고 얼마나 오래 지속되어야 하는지 결정하는 방식이 포함됩니다. 연구팀은 시상이 이러한 의사결정 과정의 중심 역할을 한다는 점을 지속적으로 강조하고 있습니다.

"우리는 해마에서 처음 형성되는 기억의 과정을 넘어 그 이후의 삶을 이해하는 데 관심이 있습니다."라고 라자세투파티는 말합니다. "시상과 피질과의 평행한 소통 경로가 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다고 생각합니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251130050712.htm