생리학에 대한 이해는 수능뿐만 아니라 우리의 생활 전반과 관련 있는 것이기 때문에 특히 공부에 필요한 '기억'과 같은 내용은 잘 알아두고 활용해 볼 필요가 있다. 장기 기억과 단기 기억 이 2가지의 공통점과 차이점을 기준으로 분류해서 읽는 노력을 기울이자. 머릿속에 '장기 기억'이라는 바구니와 '단기 기억'이라는 바구니 즉, 글 구조의 큰 틀을 2갈래로 나누고 각각의 바구니에 필요한 정보를 넣듯이 지문을 읽어나가는 것이다. 이렇게 독해하면 정보량이 상당히 많더라도 지문에 내포되어 있는 원리를 파악할 수 있다. 끝까지 붙들고 읽어보자. "쉬운 글만 편식하는 사람의 독해력은 정체한다."
기억이란 무엇인가? 우리는 단순히 무언가를 다시 떠올리고 생각하는 것만을 고려하겠지만 생리학적인 정의로 기억은 대뇌의 신경 세포와 신경 전달 물질의 작용에 의해 일어나는 것이다.
이 과정을 이해하기 위해 신경 세포들의 구조와 역할 수행 과정을 살펴보자.
위의 그림에서 볼 수 있듯이 신경세포는 중심부인 세포체에서 가지돌기, 축삭 돌기가 뻗어 나온 구조를 가지고 있다. 감각기관을 통해 정보는 대뇌로 전달되고 신경 세포들을 거쳐 전달되게 되는데 이는 축삭 돌기 끝부분에 돌출된 여러 축삭 돌기 말단에서 방출된 신경 전달 물질이 미세한 간극인 시냅스를 거쳐 다른 신경 세포의 가지 돌기로 이동하는 과정이다.
이때 축삭 돌기 말단의 세포막은 시냅스 전막, 가지 돌기의 세포막은 시냅스 후막으로 불린다.
단기 기억: 대뇌로 전달된 정보들 중의 일부가 수 분 내지 수십 분 이내로 짧게 지속 됨. 주로 해마에 저장됨. 해마는 대뇌 측두엽에 위치하는 기관임.
정보가 해마에 있는 시냅스 전막에 도달하면, 시냅스 전막에 분포된 칼슘 통로가 열리고 신경 세포들 사이의 빈 공간에 있던 칼슘 양이온들이 시냅스 전막으로 유입되게 된다. 이 칼슘 양이온들이 축삭 돌기 말단에서 소포체를 자극하면 소포체에서 신경 전달 물질의 한 종류인 글루타메이트가 흘러나와 시냅스로 방출되게 된다. 글루타메이트는 시냅스 후막에 분포하는 여러 수용체들과 결합하는 물질이다.
만약 앞에 해당하는 정보보다 더 주의를 많이 끌게 된 정보라면 글루타메이트의 방출량이 많은 정보인 것이다. 이런 경우 시냅스 후막에 있는 NMDA 수용체와도 결합하게 되는데, 이 결합은 신경 세포 간의 연결인 시냅스 연결을 강화하는 효과를 가져오게 되고 단기기억의 형성을 일으킨다.
이렇게 형성된 단기 기억은 그 이름에 걸맞게 소멸된다. 그 과정을 살펴보면 이렇다.
시냅스 후막의 NMDA 수용체가 일산화 질소를 방출한다. 이에 따라 시냅스 전막의 칼슘 통로가 닫히게 되고 글루타메이트의 방출도 자연스레 억제 되게 된다. 이로 인해 시냅스 연결이 약화되고 단기 기억은 소멸하게 되는 것이다.
장기 기억: 단기 기억이 사라지기 전에 집중 되면 장기 기억으로 다시 저장된다. 대뇌 전두엽에 저장되고 도파민의 작용을 받는다.
보통 장기 기억과 관련된 도파민을 방출하는 세포체는 해마에 위치하며 이로부터 나와 전두엽으로 이어진 축삭 돌기 말단은 전두엽의 신경 세포들과 시냅스를 형성하고 있다.
이제 장기기억 형성의 과정을 살펴보자.
단기 기억이 사라지기 전에 해당 정보에 주의가 집중되면 해마의 신경 세포에서 도파민이 방출된다. 시냅스를 거쳐 이 도파민은 전두엽의 신경세포에 도달하게 되고 PKA 효소의 합성을 촉진한다. 특정 유전자의 발현을 단백질 + 인산 결합으로 촉진하는 것이다. PKA 효소에 의해 신경 세포들은 새로운 축삭 돌기 말단, 가지 돌기를 생성해 낸다. 이로 인해 새로운 시냅스가 형성되게 되는 것이다.
한편 예외적인 상황으로 전두엽에서 장기 기억과 무관하게 도파민이 과잉 방출되는 경우가 있다. 이 경우 도파민이 과잉 방출되었다고 보는데 해마에서 글루타메이트와 NMDA 수용체 사이의 결합을 방해하는 기능을 하게된다.
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