우리의 뇌는 새로운 경험을 할 때마다 기억을 저장하면서도 기존의 오래된 기억을 보존하는 놀라운 능력을 갖고 있다. 하지만 이처럼 새로운 정보를 지속적으로 덧입히면서도 기존의 기억을 지우지 않는 뇌의 메커니즘은 오랫동안 신경과학의 수수께끼로 남아 있었다. 최근 미국 베일러 의과대학 연구진이 이 문제에 대한 단서를 제시했다.
국제 학술지 《Nature Neuroscience》에 게재된 이번 연구는 해마(hippocampus) 내 CA1 영역에 위치한 ‘위치세포(place cells)’의 활동을 실시간으로 추적해, 기억이 어떻게 생성되고 축적되는지를 살펴봤다. 연구팀은 생쥐에게 특정 행동 과제를 학습시키는 동안 이들 뉴런의 활성 패턴을 칼슘 이미징 기법으로 관찰했다.
연구에 참여한 생쥐들은 러닝머신 위에서 빛 신호에 따라 반응해야 물 보상을 얻을 수 있는 과제를 7일간 반복 학습했다. 이 과정에서 해마의 위치세포 중 일부는 점차 안정적인 활동 패턴을 형성했고, 시간이 지날수록 같은 공간에서 동일한 뉴런이 반복적으로 활성화되는 모습이 관찰됐다. 이는 뇌가 중요한 정보를 장기 기억으로 고정시키는 과정의 핵심 메커니즘일 수 있다는 설명이다.
연구를 이끈 사친 바이디야 박사와 그의 동료들은 “기억 형성의 증거로, 안정적인 위치세포의 수와 개별 세포의 안정성이 점진적으로 증가했으며, 대부분의 표상이 장기 안정적 세포로 구성되었다”고 밝혔다. 흥미로운 점은 이처럼 안정된 뉴런조차도 매일의 학습 세션마다 다시 활성화되며, 이는 ‘행동 시간 척도 시냅스 가소성(BTSP)’이라는 빠른 시냅스 변화 과정에 의해 재조정되는 것으로 나타났다.
