인간의 뇌는 1/4초 만에 눈앞의 장면을 통째로 저장했다가 지워버립니다. 새로운 전화번호, 새로운 주소를 외우다가 그 사실을 몸으로 배웠습니다.
감각기억: 1/4초짜리 사진
신입생 때 처음 참석한 대면식에서 황당한 미션이 주어졌습니다. 선배 계좌번호를 듣고 그 자리에서 외워서 읊는 것이었습니다. 숫자를 들으면서 머릿속으로 "찍어야지" 하고 집중했을 때는 신기하게도 꽤 길게 기억이 남았습니다. 그런데 막상 입으로 하나씩 읊기 시작하는 순간, 뒷부분이 연기처럼 사라져버렸습니다. 당시에는 그냥 제가 기억력이 나쁜 줄 알았는데, 나중에 인지심리학을 공부하면서 그게 지극히 정상적인 현상이라는 걸 알았습니다.
이게 바로 감각기억(Sensory Memory)의 특성 때문입니다. 감각기억이란 눈이나 귀로 들어온 자극이 뇌에 아주 짧은 시간 동안 그대로 보존되는 초기 저장 단계를 말합니다. 특히 시각 정보를 저장하는 아이코닉 메모리(Iconic Memory)는 지속시간이 약 250ms, 즉 1/4초에 불과합니다. 뇌가 사진을 찍듯 장면 전체를 잠깐 붙들어 두지만, 그 창이 열려 있는 시간이 극히 짧은 것입니다.
이 사실을 처음 밝혀낸 것은 조지 스펄링(George Sperling)의 실험이었습니다. 스펄링은 부분 보고 절차(Partial Report Procedure)라는 방법을 고안했습니다. 여기서 부분 보고 절차란, 화면에 여러 글자를 순간적으로 보여준 뒤 전부를 말하게 하는 대신 특정 행만 말하도록 즉시 신호를 주는 방식입니다. 실험 결과, 어느 행을 지정해도 피험자들은 정확히 답했습니다. 이는 뇌가 처음에는 9개 글자 전체를 저장했지만, 말로 읊는 사이에 나머지가 사라진다는 것을 보여줬습니다. 즉 감각기억의 한계는 용량이 아니라 지속 시간에 있습니다(출처: OpenStax Psychology).
제가 계좌번호를 읊다가 뒷자리를 잃어버렸던 것도 같은 이유였습니다. 앞자리를 말하는 데 쓴 그 몇 초 사이에 감각기억 창이 닫혀버린 것입니다.
작업기억: 단순 저장이 아닌 능동적 처리
감각기억에서 살아남은 정보가 다음 단계로 넘어가면 우리가 흔히 "단기기억"이라고 부르던 영역에 진입합니다. 그런데 현재 인지심리학에서는 이 개념을 작업기억(Working Memory)으로 대체해서 부릅니다. 작업기억이란 정보를 단순히 잠시 보관하는 수동적 저장소가 아니라, 그 정보를 능동적으로 조작하고 활용하는 정신적 작업 공간을 의미합니다. 계산을 하거나, 대화 중 상대방의 말을 이해하거나, 지금 제가 이 글을 쓰면서 이전 문장과 흐름을 맞추는 과정이 모두 작업기억이 관여하는 영역입니다.
감각기억의 정보에 주의를 기울이면 수초에서 수분 정도 더 오래 유지할 수 있습니다. 그리고 이 상태에서 암송(Rehearsal), 즉 반복해서 되뇌는 과정을 거치면 장기기억으로 공고화될 가능성이 높아집니다. 대면식에서 계좌번호를 받았을 때 마음속으로 몇 번이고 되뇌던 경험이 있는데, 그게 본능적으로 암송을 시도한 것이었습니다.
작업기억의 용량에도 한계가 있습니다. 일반적으로 한 번에 처리할 수 있는 정보 덩어리는 7개 안팎으로 알려져 있으며, 집중이 흐트러지거나 시간이 지나면 정보는 빠르게 소멸합니다(출처: APA(미국심리학회)). 제가 계좌번호를 읊으면서 뒤에서 앞을 잊어버린 것은, 새 정보를 처리하는 동안 기존 정보가 작업기억의 유지 자원을 빼앗겼기 때문이라고도 볼 수 있습니다.
장기기억: H.M.이 가르쳐준 것
장기기억에 대해 이야기할 때 빼놓을 수 없는 사람이 있습니다. 헨리 몰라이슨(Henry Molaison), 연구 문헌에서 H.M.이라는 이니셜로 알려진 환자입니다. 어릴 때 자전거 사고로 뇌를 다친 그는 난치성 뇌전증을 앓다가 수술을 받았는데, 집도의가 해마(Hippocampus)와 일부 측두엽 피질을 제거했습니다. 해마란 뇌의 안쪽 측두엽에 위치한 구조물로, 새로운 경험을 장기기억으로 전환하는 공고화(Consolidation) 과정에 핵심적인 역할을 합니다.
수술 결과, H.M.은 심각한 순행성 기억상실(Anterograde Amnesia)에 걸렸습니다. 순행성 기억상실이란 과거 기억은 온전히 남아 있지만, 수술 이후 새로 겪은 일들을 장기기억으로 저장하지 못하는 상태를 말합니다. 대화를 나눈 지 몇 분이 지나면 그 대화 자체를 기억하지 못했습니다.
그런데 브렌다 밀너(Brenda Milner)가 H.M.을 대상으로 다양한 기억 검사를 진행하다가 놀라운 사실을 발견했습니다. H.M.은 거울 그리기(Mirror Drawing Test)를 반복할수록 점점 더 잘 해냈습니다. 본인은 훈련받은 사실을 전혀 기억하지 못함에도 불구하고, 운동 수행 능력은 뚜렷하게 향상된 것입니다. 또 눈꺼풀 조건화 실험에서도 소리 자극 뒤에 눈에 바람이 오면 눈을 깜빡이도록 조건화가 형성되었지만, 그 훈련을 받았다는 기억은 없었습니다.
이것이 바로 암묵기억(Implicit Memory)과 외현기억(Explicit Memory)의 구분이 실제로 존재한다는 증거입니다. 외현기억은 의식적으로 떠올릴 수 있는 사실이나 사건의 기억이고, 암묵기억은 의식하지 않아도 수행 능력에 반영되는 무의식적 기억입니다. H.M.의 해마가 손상되었어도 암묵기억은 별도의 경로로 유지된다는 것이 밝혀졌고, 이는 장기기억이 단일하지 않다는 사실을 증명했습니다.
H.M.의 사례가 남긴 유산을 정리하면 다음과 같습니다.
- 해마는 새로운 외현기억의 장기 공고화에 필수적이다
- 해마가 없어도 암묵기억(운동 기술, 조건반사)은 형성 가능하다
- IQ나 언어 능력은 해마 손상과 독립적으로 유지될 수 있다
- 뇌 손상 부위와 심리 기능 사이에는 단순한 1대1 대응이 아닌 복잡한 관계가 있다
밀너는 이 연구를 통해 임상신경심리학(Clinical Neuropsychology)이라는 분야의 토대를 놓았습니다. 임상신경심리학이란 뇌 손상 환자를 대상으로 인지 기능의 손상 유형과 정도를 체계적으로 평가하고 진단하는 분야입니다. H.M.의 뇌는 사후에 MIT 교수 수잔 코킨(Suzanne Corkin)에 의해 기증되어 2,400개의 슬라이스로 디지털화되었습니다. 인류 역사상 기억 연구에 가장 많이 기여한 사람이, 정작 자신이 기억에 대한 연구 대상이었다는 사실조차 기억하지 못했다는 것은 아이러니하면서도 마음이 무거워지는 사실입니다.
기억을 이해하고 나니, 일상에서 무언가를 외우려 할 때 접근 방식이 조금 달라졌습니다. 단순히 반복해서 보는 것보다, 주의를 집중해서 작업기억 단계까지 끌어올리고, 의미와 연결해서 장기기억으로 굳히는 것이 훨씬 효율적입니다. 대면식 미션이 다시 주어진다면, 이번엔 숫자를 의미 있는 덩어리로 묶어서 암송했을 것 같습니다. 기억은 타고나는 것이 아니라, 어느 정도는 전략의 문제라는 생각이 듭니다.
이 글은 개인적인 경험과 학습 내용을 바탕으로 작성한 것이며, 전문적인 의학적 조언이 아닙니다.
참고: https://openstax.org/books/psychology-2e/pages/1-introduction
https://www.apa.org