인간의 기억은 작업기억(working memory․WM)과 장기기억(long-term memory․LTM)으로 나뉜다. 작업기억은 작업 완료에 필요한 정보를 일시적으로 저장하고 처리한다. 이와 달리 장기기억은 인간이 획득한 지식을 사실, 사건, 기술 및 습관과 같은 별개의 범주로 정리해 장기 보관한다.
수십 년 동안 대다수 심리학자와 신경과학자는 이 두 가지 기억 구성 요소를 서로 다른 신경 과정에 의해 지원되는 별도의 시스템으로 간주해 왔다. 따라서 지금까지 수행된 대부분의 연구는 작업기억과 장기기억 과정 사이의 잠재적 연관성을 탐구하는 대신 이러한 시스템 중 하나에만 초점을 맞춰왔다.
연구진은 최근 작업기억과 장기기억의 신경 기초를 동시에 조사했다. 그 결과 두 시스템이 내측 측두엽에 위치한 해마에서 상호작용하며 작업기억이 지속되면 장기기억 형성으로 이어진다는 것을 발견했다. 연구진은 “작업기억(WM)과 장기기억(LTM)은 종종 별개의 인지 시스템으로 간주되지만 이러한 시스템이 기억을 형성할 때 어떻게 상호 작용하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없다”고 지적했다.
연구진은 이와 관련한 뇌 활동을 모니터링하기 위해 침습적 시술을 통해 뇌에 전극을 이식한 뇌전증 환자 41명을 대상으로 실험을 진행했다. 연구진은 이들 전극을 통해 기억 각인 및 정보처리와 관련된 다양한 뇌 영역의 신경세포 활동, 특히 해마와 편도체가 위치한 내측 측두엽의 단일 신경세포의 활동을 기록할 수 있었다.
환자들은 먼저 작업기억을 사용하도록 설계된 과제를 완료한 다음 장기기억 형성이 필요한 과제를 완료하도록 요청받았다. 연구진은 참가자들이 이 두 가지 과제를 수행하는 동안 수집한 단일 신경세포 기록을 비교해 두 시스템이 단일 신경세포 메커니즘을 공유한다는 것을 확인했다.
연구진은 “편도체가 아닌 해마에서는 작업기억 유지 관리가 지속되는 수준이 높으면 나중에 장기기억으로 전환될지 아닐지를 예측할 수 있었다”고 밝혔다. 반면 동일한 신경세포에서 시각적으로 유발된 활동은 장기기억 형성으로 이어지지 않았다. 연구진은 “장기기억 형성 과정에서 기억 선택 신경세포는 작업기억을 유지하는 동안 지속되는 친숙한 자극에 더 강하게 반응했다”고 지적했다.
흥미롭게도 참가자들이 작업기억에 정보를 저장하는 동안 해마에서 범주 선택적 신경세포의 지속적 활동이 발생하게 되면 장기기억이 형성된다는 사실을 연구진은 발견했다. 또한 참가자들에게 강한 작업기억 활동과 관련된 항목이 제시됐을 때 장기기억과 관련된 선택적 신경세포가 더 많이 발화하는 것으로 나타났다.
연구진은 “우리의 연구는 동일한 신경세포의 해마 지속 활동이 작업기억 유지와 장기기억 각인을 모두 지원하며 따라서 두 기억 시스템이 단일 신경세포 구성 요소를 공유한다는 것을 시사한다”고 밝혔다. 작업기억과 장기기억이 단일 신경세포 메커니즘에 의해 연결돼 있다는 이러한 발견은 두 기억 시스템의 연관성을 밝혀내는 데 도움이 될 것으로 보인다.
해당 논문은 다음 링크(https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(24)00661-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627324006615%3Fshowall%3Dtrue)에서 확인할 수 있다.