잠자는 뇌는 나쁜 기억을 좋은 기억보다 더 정확하게 재현한다

매일 밤 우리가 잠드는 동안 뇌는 그날의 사건들을 훑어보며 무엇을 간직할지 결정한다. 새로운 연구가 이 과정의 신경학적 메커니즘을 밝혀냈는데, 그 메커니즘에는 불편한 편향이 있다. 뇌는 부정적인 경험을 긍정적이거나 중립적인 경험보다 훨씬 높은 충실도로 재구성한다. Nature Neuroscience에 발표된 이 연구 결과는 기억 공고화가 어떻게 작동하는지 설명할 뿐 아니라, 나쁜 순간이 좋은 순간보다 더 깊이 새겨지는 이유를 밝히고 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 같은 질환에 대한 구체적인 치료 방향을 제시한다.

발견의 핵심은 날카로운 파형 리플(sharp-wave ripple)이라는 전기적 방전이다. 기억 처리를 담당하는 뇌 구조인 해마에서 일어나는 매우 짧은 동기화 활동 파동이다. 이 리플이 비렘 수면 중 활성화되어 깨어 있을 때의 경험 단편을 재생하고 장기 기억으로 전달한다는 사실은 수십 년 전부터 알려져 있었다. 이번 연구가 처음으로 밝힌 것은 모든 리플이 동등하지 않다는 점이다. 해마의 등쪽과 배쪽 양극을 따라 동시에 동기화될 때, 뇌는 부정적 사건을 긍정적 사건보다 훨씬 정확하게 재활성화한다.

파리 뇌 연구소의 신경과학자 가브리엘 지로가 이끄는 팀은 쥐가 잠드는 동안 두 가지 유형의 경험 — 보상적 경험과 혐오적 경험 — 을 한 뒤 해마의 양쪽 끝에서 전기 활동을 동시에 기록했다. 해마는 균질한 구조가 아니다. 등쪽 극은 공간·맥락 기억을 처리하고, 배쪽 극은 편도체 및 기타 감정 처리 중추와 밀접하게 연결되어 있다. 일반적인 수면에서는 두 영역이 독립적으로 리플을 발생시킨다. 그러나 혐오적 경험 이후에는 리플이 등쪽-배쪽 전체 축을 따라 동기화됐고, 그럴 때 부정적 사건을 코딩한 신경세포 집합체가 보상적 경험을 코딩한 것보다 훨씬 높은 정확도로 재활성화됐다.

비대칭의 원인

이 비대칭의 원동력은 위협적이거나 스트레스를 유발하는 자극에 선택적으로 반응하는 해마 배쪽 극의 특정 신경세포들인 것으로 보인다. 혐오적 경험 이후의 협응 리플 동안 이 신경세포들은 뚜렷하게 증가된 활동을 보이며, 감정 중추에서 맥락 기억 시스템으로 전달되는 신호를 증폭시켰다. 결과는 일종의 신경학적 우선순위화다. 잠자는 뇌는 부정적 경험을 더 기억할 가치가 있다고 판단하고 그에 맞게 코딩한다. 위험하거나 고통스러운 것을 더 잘 기억하면 생존 가능성이 높아진다는 진화적 논리가 그 배경에 있다.

임상적 의미는 상당하다. 협응 리플 메커니즘은 PTSD에서 관찰되는 병리적 기억 공고화의 기반일 수 있다. PTSD에서는 특정 혐오적 기억이 단순히 보존되는 것이 아니라 반복적으로 강화된다. 해마 동기화가 외상 기억이 지속되는 신경생리학적 기반이라면, 수면 중 이 동기화를 조절하는 것이 새로운 유형의 치료 표적이 될 수 있다. 동물 실험에서는 이미 스트레스 사건 이후 배쪽 해마 리플을 억제하면 이후 불안 행동이 감소한다는 사실이 확인됐다. 연구 자체도 이 가능성을 명시적으로 제시한다.

방법론적 한계도 짚어야 한다. 연구는 쥐를 대상으로 진행됐으며, 해마 구조가 설치류와 인간 사이에 광범위하게 보존되어 있긴 하지만 정확한 역학은 다를 수 있다. 단일 혐오 자극 후 즉각적인 수면 모니터링이라는 실험실 조건은 여러 사건이 시간적으로 겹치는 인간의 복잡한 감정적 현실을 부분적으로만 반영한다. 협응 리플의 동일한 메커니즘이 인간의 복잡한 외상 공고화를 지배하는지, 아니면 단순한 조건화된 공포 기억에만 해당하는지는 아직 열린 질문이다.

이 연구는 파리 뇌 연구소 지로 연구실에서 나온 것으로 Nature Neuroscience에 게재됐다. 팀은 다음 연구 단계에서 수면 중 폐쇄 루프 자극 — 협응 리플이 발생하는 순간 이를 차단하도록 정밀하게 타이밍된 개입 — 이 공간 기억이나 감정적으로 중립적인 기억에 영향을 주지 않으면서 혐오적 기억의 과잉 공고화를 줄일 수 있는지 검토할 것이라고 밝혔다.