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미래&과학과학

1000억개 뉴런, 100조개 시냅스…이들은 기억에서 무슨 일할까

등록 :2016-08-10 11:06수정 :2016-08-10 11:38

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[오철우 기자의 사이언스온]
기억에 관한 연구 결과가 종종 뉴스로 보도됩니다. 기억을 다룬 과학 뉴스를 좀더 흥미롭게 보려면 신경과학의 몇 가지 용어에 익숙해지는 게 좋습니다. 기억은 뇌 신경세포와 시냅스에 저장된다고 알려져 있어요. 뇌에는 엄청나게 많은 신경세포(뉴런)가 있죠. 그 수를 실제로 세는 건 어렵기에 어림짐작으로 추산합니다. 널리 인용되는 뇌 신경세포의 수는 대략 1000억개이지만 최근엔 860억개라는 좀더 정밀해 보이는 수치도 제시되네요. 다른 체세포와 달리 신경세포엔 많은 가지(축삭과 가지돌기)들이 뻗어나와 서로 연결되는데, 신경세포 하나에 무려 수천, 수만 가지가 나 있다고 합니다. 신경세포들의 가지와 가지를 이어주어 신호를 주고받는 부위가 바로 시냅스입니다. 그러니 사람 뇌엔 무려 수십조 내지 100조개의 시냅스가 존재하는 것으로 추산됩니다.

신경세포, 그리고 이들을 잇는 어마어마한 수의 연결 패턴은 우리가 뇌를 이해하는 데 매우 중요합니다. 신경세포들은 기본적으로 전기적 방법으로 소통하지만, 세포들끼리 신호 전달은 주로 시냅스에서 물질을 교환해 이뤄집니다. 글루타민산염, 도파민, 세로토닌 물질이 이런 역할을 수행하는 신경전달물질로 알려져 있죠. 간단히 말하면, 신호를 보내려는 신경세포에서 분비된 신경전달물질은 신호를 받아들이는 신경세포의 활성을 흥분시키거나 억제합니다. ‘흥분’‘억제’는 매우 중요한 열쇳말입니다. 스위치를 켜고(+, 흥분성) 끄는(-, 억제성) 것에 비유해 상상하셔도 됩니다. 어떤 신경세포는 주로 흥분성 물질을 내는 흥분성 신경세포이며, 어떤 것은 반대로 억제성 신경세포입니다. 억제성 신경세포가 억제성 신경세포를 억제하기도 합니다. 탈억제 신경세포의 구실입니다. 흥분성 물질이 파도타기를 하듯이 여러 흥분성 신경세포를 거쳐 먼 거리에 있는 신경세포를 흥분시키는 경우도 있습니다. 이처럼 흥분과 억제는 수십조개의 시냅스를 통해 수백억개 신경세포를 깨우거나 잠재우는 뇌의 협주에서, 기본적인 작동 기제가 됩니다.

기억의 메커니즘은 이런 신경세포와 시냅스의 작용을 통해 일어납니다. 그것은 신경세포와 시냅스 분자들에 나타나는 변화이기도 하며, 또한 세포간 연결 패턴의 변화이기도 합니다. 기억이란 어떤 생물학적 현상이라고 말해주는 단 하나의 답은 아직 없다고 합니다. 기억을 일으키는 여러 현상의 여러 측면이 막 밝혀지고 있으니까요. 기억이 저장된 분자, 세포, 연결망 수준의 흔적, 즉 ‘기억 흔적’ 또는 ‘기억 장소’를 일컬어 과학자들은 엔그램(engram)이라 부릅니다. 박형주 대구경북과학기술원 교수는 “예전엔 모호한 개념이었지만 점차 기억과 관련한 신경세포와 연결 패턴이 조금씩 밝혀지면서, 엔그램도 점차 생물학적인 실체로 구체화하고 있다”고 말합니다. 오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr



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