우리는 어릴 적 부모님과 동물원에 갔던 즐거웠던 기억, 어젯밤에 외운 영어단어에 대한 기억 등 수많은 기억을 갖고 살아간다. 추억이든, 암기든 머릿속 기억들은 재생 되어진다. 이런 기억의 재구성의 과정은 어떻게 진행될까? 이에 관한 궁금증이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 밝혀져 관심을 끈다.
기억이 인출될 때 시냅스 강화과정 일어나
서울대학교 생명과학부 기억제어연구단의 강봉균 교수 연구팀은 저장되었던 기억이 인출될 때, 기억을 저장하는 시냅스가 허물어지는 메커니즘이 있음을 밝히고, 이 과정이 기억 재구성을 위한 필수적인 과정임을 입증했다. 이 연구 결과는 세계적 과학권위지인 사이언스(Science)지 온라인판 2월 8일자에 게재됐다.
새로운 경험을 할 때나, 학습을 하는 경우 인간의 뇌에서는 관련된 시냅스들이 단단하게 강화되는 과정이 나타난다. 또 이러한 과정을 통해 우리는 배우고 경험한 것을 오랫동안 기억할 수 있게 되는 것이다.
신경과학자들은 시냅스 강화과정 중에 단백질 합성 억제제를 투입하여 단백질 합성을 막았더니, 시냅스 강화가 일어나지 않아, 기억이 형성되지 않는다는 점을 알아냈다. 연구자들은 이와 관련하여 시냅스 강화과정에서 단백질의 합성이 필수적이라는 점에 주목, 이러한 단백질들의 동정과 자세한 기능을 밝히는데 많은 노력을 기울여 왔다고 한다.
2000년대에 들어서면서 신경과학자들은 이와 유사한 실험을 기억을 인출하는 상황에 적용했는데, 여기서 흥미로운 점을 발견하게 됐다. 이미 학습하여 저장되었던 기억을 떠올릴 때 단백질 합성을 억제하면 형성되었던 기억이 사라지는 것을 보게 된 것이다.
따라서 신경과학자들은 기억을 떠올릴 때 뇌에서 기억을 부호화하는 시냅스가 어떤 이유에선가 불안정해져서, 기억을 계속 유지하기 위해서는 다시 한 번 단백질 합성을 통한 시냅스 강화과정이 필요하다고 생각했다고 전한다.
또한 기억을 인출할 때 나타나는 이와 같은 과정은 새로운 정보를 더 받아들여서 기존 기억을 재구성하기 위해서라고 판단했다. 그러나 기억을 떠올릴 때, 어떤 과정을 통해 단단했던 시냅스가 불안정해져, 기억을 재구성할 수 있게 되는지는 거의 알려진 바가 없었다.
서울대 강봉균 교수는 바로 이 질문에 해답을 제시했다. 즉, 기억을 떠올릴 때 기억을 부호화하며 강화되었던 시냅스가 특수단백질분해과정(ubiquitin-proteasome system)을 통해 허물어지고, 결국 기억을 재구성 가능한 상태로 만든다는 것을 밝혀낸 것이다. 기억을 떠올릴 때 시냅스를 구성하는 신경 세포들은 특수단백질분해과정을 사용하여 시냅스의 단백질 분해를 증가시키고 이러한 증가가 결국 기억을 부호화하는 시냅스를 허물어뜨려 기억 재구성을 가능하게 한다는 설명이다. 이에 더하여, 특수단백질분해과정의 활성을 억제하게 되면 기억이 재구성될 수 있는 상태로 가지 못하기 때문에 기억의 변형, 극단적으로는 기억의 소멸이 불가능했다.
강 교수는 “이러한 연구결과는 저장되었던 기억이 재구성 가능한 상태가 되는 메커니즘을 밝혔다는 과학적 의미뿐 아니라, 기억을 유지하거나 변형시키는 과정으로 응용되어 의학적으로도 쓰일 가능성을 제시하고 있다”고 말했다.