해마와 기억력: 기초과학연구원이 밝힌 뇌의 비밀

우리는 영화를 보고 나서 어떤 장면은 쉽게 기억하고, 어떤 장면은 흐릿하게 잊어버리는 경험을 자주 합니다. 이처럼 기억의 형성과 회상 과정이 어떻게 조절되는지에 대한 궁금증은 오랫동안 연구자들에게 중요한 연구 주제였습니다.

 

기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단은 기능적 자기공명영상(fMRI)을 활용하여 해마가 기억을 형성하고 조율하는 핵심 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다. 이를 통해 인간의 기억력이 향상되는 원리를 이해하고, 치매와 같은 기억 장애 치료에도 활용할 수 있는 중요한 단서를 제공하게 되었습니다.

 

 

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연구 목적

이번 연구는 해마(Hippocampus)가 기억 형성과 회상 과정에서 조율자로 작용하는 메커니즘을 규명하는 것이 주된 목표였습니다. 연구팀은 사람들이 자연스럽게 경험하는 영상 콘텐츠(유튜브 웹드라마)를 활용하여 실험을 진행했습니다. 참가자들의 뇌 활동을 분석하여 해마가 기억 과정에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 연구하였습니다.

연구 방법

연구진은 실험 참가자들에게 유튜브 웹드라마를 보여주고, 이후 줄거리를 자유롭게 회상하도록 했습니다. 이 과정에서 참가자들의 뇌 신호를 fMRI(기능적 자기공명영상) 를 활용해 측정하고, 해마의 역할을 분석했습니다. 연구팀은 해마에서 발생하는 신경 신호를 분석하여 ‘기억 형성 공간’, ‘기억 회상 공간’, ‘새로운 정보 처리 공간’ 이라는 세 가지 하위 공간을 추출하였습니다.

연구 결과

아래 두 개의 이미지는 연구 결과를 시각적으로 나타냅니다.

 

해마 공간의 하위 영역과 신경 신호

▲ 기억 과정과 관련된 해마의 하위 공간 간 정렬

• 해마는 기억 과정에서 다음 세 가지 역할을 합니다:
  • 동시 등장 신규성 공간: 새로운 사건이 동시에 나타날 때 이를 처리하는 공간.
  • 관계 정보 신규성 공간: 사건 간의 새로운 관계를 처리하는 공간.
  • 기억 형성 공간: 새로운 정보를 기억으로 저장하는 공간.
• 오른쪽 그래프(B): 이 세 공간 간의 정렬 정도를 나타냅니다.
• 그래프(C): 공간 간 정렬이 잘 이루어질수록 기억력이 향상된다는 결과를 보여줍니다.

해마의 고유 성분과 기억 과정

▲ 해마의 고유 성분과 하위 공간 성분의 비교

• 해마의 신경 신호는 각기 다른 정보를 처리하며 다음과 같은 주성분으로 나뉩니다:
  • 주성분 1: 기억 형성과 관련된 신호.
  • 주성분 2: 관계 정보와 연결된 신호.
  • 주성분 3: 동시 등장 신규성 정보를 처리하는 신호.
• 이미지는 해마가 여러 정보를 어떻게 구분하고 조율하는지를 시각적으로 보여줍니다.

연구진 정보

• 심원목 교수 (기초과학연구원 뇌과학 이미징 연구단 참여교수, 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 부교수)
• 유승범 교수 (기초과학연구원 뇌과학 이미징 연구단 참여교수, 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 조교수)
• 권다솜 연구원 (기초과학연구원 뇌과학 이미징 연구단 연구원, 제1저자)

논문 정보

• 논문 제목: "Coordinated Representations for Naturalistic Memory Encoding and Retrieval in Hippocampal Neural Subspaces"
• 저널: Nature Communications
• 게재일: 2025년 1월 14일
• 저자: Dasom Kwon, Jungwoo Kim, Seng Bum Michael Yoo, & Won Mok Shim

연구 의의

• 이번 연구는 해마가 단순한 기억 저장소가 아니라, 기억 형성과 회상을 통합적으로 조율한다는 점을 밝혔습니다.
• 기존 연구와 달리, 해마의 다양한 역할을 조율 메커니즘을 통해 구체적으로 설명했습니다.
• 이는 치매와 같은 기억 장애 치료를 위한 새로운 접근법을 제시하는 중요한 연구입니다.

맺음말

이번 연구는 해마가 기억을 형성하고 조율하는 핵심적인 역할을 한다는 사실을 최초로 규명한 연구입니다. 이 연구는 인간의 기억력이 어떻게 작동하는지를 이해하는 데 큰 기여를 했으며, 앞으로 기억력 향상 및 치매 예방 연구에도 중요한 단서를 제공할 것입니다. 기억을 더 잘하는 방법을 찾고 싶은 분들에게 흥미로운 연구 결과가 아닐까요? 앞으로 해마 연구가 더욱 발전하여, 우리의 기억력과 학습 능력을 향상시키는 데 기여하길 기대해 봅니다.