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  기억과 관련된 두뇌 부분
  이영식
  
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감각과 작업 기억(Sensory and Working Memory)에 대한 전두엽의 역할

감각기억은 자극 정보(예를 들면 “안녕!”, “내 이름은 칼로스입니다.”라는 소리)를 인지하여 그것을 신경 신호로 바꾸고 두뇌로 보내는 우리의 시각과 청각, 다른 감각체계에 의존하는데, 대뇌피질은 주도적으로 그 과정을 담당한다. 작업기억이 사람의 이름과 얼굴을 기억하는 것, 숫자 목록 회상, 혹은 책에서 개념을 학습하고 조사하는 것 과 같은 상이한 유형의 작업과 관련될 때 두뇌의 다른 영역을 가로질러 위치한 피질부분의 네트워크가 보다 활성화된다(Zhang et al., 2004).

전두엽 부분(frontal lobes)- 특히 전두엽 앞부분 - 작업기억에 있어서 핵심적인 역할을 담당한다. 일반적으로 전두엽은 작업기억에 관하여 더 많은 요청이 있는 동안 보다 활성화 된다. 한 두뇌상상(brain-imaging)실험에서 학생들은 단어의 의미에 주의를 기울이거나(깊은 의미론적 부호화) 단어가 대문자인지 소문자인지에 주의를 기울이는(얕은 인지적 부호화) 놀이를 했다. 깊은 부호화는 그림 8.31이 보여주는 것처럼 단어를 위한 보다 나은 기억을 생산하였고 또한 왼쪽 전두엽 피질의 특정 부분이 보다 활성화 되었다(Gabrieli et al., 1996). 실험에 참여한 다른 학생들은 공간 작업 기억 과제가 언어적 과제보다 우뇌 피질 부분이 좀 더 활성화 된다는 것을 발견했다(Walter et al., 2003).

전두엽은 특별히 작업기억을 구성하는 다른 영역에 주의를 배분하는 것과 같은 중앙집행 기능에 있어서 중요한 것 같다. 그렇지만 이것은 중앙집행이 전두엽 안에 배타적으로 존재하다는 뜻은 아니다. 언제나 그런 것은 아니지만 흔히 전두엽 손상은 작업기억의 중앙 집행 기능을 약화시킨다. 게다가 두뇌의 다른 부분은 손상되었으나 전두엽은 온전한 환자들은 중앙통제 손상을 보일 것이다(Adress, 2003). 그리하여 심지어 작업기억의 “주 조정” 통제 기능은 두뇌을 가로지르는 영역을 연결시키는 신경망에 달려 있다.

장기 기억(Long-Term Memory)과 해마의 역할

장기 기억은 어디에서 형성되어 저장되는 것일까? 다시 말하지만 두뇌의 다양한 영역이 관련되어 있다. 하지만 해마와 인접영역이 어떤 유형의 장기 기억을 부호화(기록)하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 나타난다(Squire et al., 2004).

서술적 기억(Declarative Memory)과 해마의 역할. H. M.의 경우처럼 여러 심각한 해마 손상 환자들이 단기기억을 활용하는 것은 유지하지만 새롭고 명시적 장기 서술적 기억을 형성하지 못한다. 즉 새로운 개인적인 경험들과 사실에 대한 기억들. 예를 들자면 한 환자는 그의 두뇌가 손상되기 이전의 대통령 이름을 회상할 수 있었으나 그 이후 선출된 대통령 이름은 기억하지 못했다(Squire, 1987). 해마는 장기 서술적 기억이 영구적으로 저장되는 곳처럼 보이지 않는데 이는 왜 H. M.씨가 그의 생애에 일찍 획득한 장기기억을 유지하는 이유이다. 그렇게 하기 보다는 해마가 단기기억을 장기 기억으로 점차 바꿔주는 것을 돕는다.

한 논문에 따르면 경험의 다양한 요소들은-무엇인가가 일어는 곳, 장면이나 사람처럼 보이는 것, 우리가 듣는 소리, 사건이나 정보의 의미 등등-피질의 각기 다른 영역에서 주로 진행되어 점차적으로 함께 해마로 도약한다(Squire & Zola-Morgan, 1991). 이 가상적이고 점진적 결속과정은 기억 통합(memory consolidation)이라고 부른다. 일단 개인의 경험을 위한 기억이 통합되면 기억의 다양한 요소들이 피질의 광범위한 영역 도처에 저장되는 것으로 나타난다. 의미 있는 기억(사실적 정보) 역시 두뇌의 광범위한 영역에 걸쳐 저장된다. John Gabrieli(1998)가 말했듯이 어떤 영역(그림이나 단어)의 지식은 특정한, 그렇지만 몇 개 부분에 걸쳐 확장된 광범위한 신경 조직에 퍼져 있다. 피질의 앞부분과 해마를 포함하여 몇 몇 두뇌 영역이 서술적 기억을 의식적으로 회상하는 데 관련된 것으로 나타난다(Tulving, 2002).

기억과 편도의 역할

우리는 비록 전두엽과 해마에 초점을 맞추었지만 기억형성은 역시 다른 두뇌 영역에도 달려 있다. 예를 들자면 시상-두뇌의 주된 감각 중계국-은 새로운 기억의 부호화와 오래된 정보의 회상 모두를 약화시킬 수 있다(Van Der Werft et al., 2003). 하나의 유명한 사례에서 N. A.라는 미 공군 기술자는 진기한 사고로부터 부상을 당했다. 그의 방친구가 소형 펜싱 칼을 가지고 연습하고 있을 때 N. A.가 자리에서 갑자기 돌아서자 오른쪽 코구멍을 찔려서 그의 두뇌가 뚫렸고 시상 부분이 손상을 입었다. 이 손상은 새로운 서술적 기억을 형성하는 그의 능력을 항구적으로 제한하였다. 많은 사례에서 시상적인 손상은 영구적인 퇴행적 기억상실을 유발할 수 있다.

편도는 자극들의 감정적으로 고양된 양상을 부호화하며, 감정을 흥분시키는 사건을 위한 장기 기억을 우리가 형성하도록 돕는데 중요한 역할을 담당한다(LaBar & LeDous, 2006). 앞에서 논의한 것처럼 실험실 상황에서는 대부분의 사람들이 감정적으로 중립적인 자극보다는 흥분시키는 자극들(방송용 영화 필름, 슬라이드 등등)을 보다 잘 기억하였다. 편도 손상은 자극을 일깨우는 것으로부터 이 기억 강점(memory advantage)의 많은 부분을 제거한다(LaBar & Phelps, 1998).

과정적 기억과 소뇌의 역할

과정 기억(Procedural Memory) 두뇌의 다른 부분과 함께 소뇌는 과정적 기억을 형성하는 데 중요한 역할을 담당한다. 이것은 수술에 의해서 소뇌가 손상을 입지 않은 H. M.씨가 왜 과제를 수행하는 것을 의식적으로는 기억하지 못했음에도 불구하고 거울보고 그리기와 같은 다양한 손-눈 협력 과제에서 향상된 수행 능력을 보여주는 지 설명하는데 도움을 준다.

Richard Thompson(1985)과 동료들은 과정적 기억에 대한 다른 유형의 실험을 했다. 토끼를 연구하면서 그들은 반복적으로 토끼의 눈에다 공기를 훅 불면서(무조건 자극) 소리(조건 자극)을 연결시켰다. 그러자 곧장 소리만으로 토끼가 눈을 깜박이도록 할 수 있었다. 토끼가 이 조건화된 반응을 학습하자 전자 기록장치가 소뇌에서 증가된 활동을 나타냈다. 후에 Thompson은 소뇌의 작은 부분을 완전히 제거하는 것이 조건화된 눈깜박임을 소거하였지만 토끼의 일반적인(무조건적) 눈 깜박임 반응에는 영향을 미치지 않았다. 비슷하게 눈깜박임 조건화는 소뇌 손상을 가진 인간 환자에게 적용했을 때는 실패하였다Green & Woodruff-Pak, 2000.

<출처: Psychoogy: The Science of Mind and Behavior/ Michael W. Passer, Ronald E. Smith/ McGraw-Hill International Edition, 2008.>
2008-07-23 22:04:05 / 121.124.0.81



   
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