안구운동으로 무의식적 기억 인출을 예측할 수 있다

 

출처: Scienceblog(Neurophilosophy)

번역: 인지심리학 매니아

 

이 짧은 동영상은 같은 장소를 촬영한 두 사진을 보여준다. 동영상을 잘 보고 두 사진간 차이점을 찾아보라. 사진을 탐색하는 동안 눈동자가 이곳 저곳으로 움직이며 가장 중요한 특징들을 찾게 된다. 그리고 심지어 당신이 의식적으로 사진간 차이를 알아채지 못해도, 당신의 뇌는 이를 알아차린다. 이런 암묵적 형태의 기억을 relational memory(e.g 내 방에 창문이 어디 있었더라? – 역자주)라고 한다. 이 경우 뇌는 이미지에 있는 아이템들의 지각적 관계를 부호화한다. 최근 연구들은 relational memory의 인출이 안구운동에서 더욱 분명하다고 설명한다. 비록 우리가 의식적으로 두 사진간 차이를 모를지라도 우리의 눈은 차이가 나는 지점을 더욱 많이 응시한다는 것이다.

 

그러나 relational memory의 인출이 서술지식(오늘 먹은 아침 메뉴, 지난 주말에 한 일 등)과 동일한 뇌 활동을 수반하는지는 불분명하다. 서술지식은 medial temporal lobe에 있는 해마(Hippocampus)의 활동과 관련이 있다. 캘리포니아 대학의 연구자들은 무의식적인 relational memory의 인출이 해마와 관련이 있으며 이 부위의 활동을 통해 기억을 회상하는 와중에 수반되는 안구운동 패턴을 예측할 수 있다고 주장했다.

 

해마가 기억과 밀접한 관련이 있다는 사실은 1950년대에 선구적 신경심리학자인 Brenda Milner가 밝혀냈다. 해마는 의식적인 기억과 관련이 있지만 최근의 한 연구는 기억이 해마보다 전두엽에 더 의존한다는 사실을 발견했다. 그러나 해마와 relational memory의 관련은 여전히 불분명했다. 아직까지는 해마의 활성화가 의식적 기억과 관련이 있다고 알려져 있었다.

 

Deborah Hannula와 Charan Ranganath는 relational memory에 수반되는 안구운동이 해마의 운동과 어떤 상관이 있는지 알아보고자 했다. 이들은 18명의 참가자에게 간단한 기억 과제를 수행하게 한 뒤 fMRI를 사용해봤다. 실험의 첫 번째 block에서 참가자들은 일련의 배경(scenic) 사진을 봤다(각 1초씩 제시). 그 뒤 이 사진 위에 사람 얼굴사진이 같이 제시된다. 두 번째 block에선 배경이 2초 동안 제시되고(인출 단서), 잠깐의 대기 후에 세 명의 얼굴이 동시에 제시된다. 참가자들은 어떤 얼굴이 장면과 함께 제시됐는지 버튼을 눌러서 결정한다. 실험이 진행되는 동안 참가자의 안구운동을 아이트래커로 추적했다.

 

연 구진은 두 번째 block에서 보여준 배경 사진이 relational memory를 인출하고, 참가자들은 정답인 얼굴 사진을 더 오랜 시간 응시할 것이라고 예측했다. 예상대로 참가자들은 정답인 얼굴 사진을 더 오래 응시했다. 이것은 배경-얼굴 연합을 의식적으로 회상해냈기 때문이 아니다. 참가자들은 심지어 틀린 답을 고른 경우에도 정답인 얼굴을 더 오래 응시했기 때문이다. 또 어느 얼굴이 정답인지 모른다고 말한 경우에도 정답사진의 응시시간은 길었다.

 

fMRI 자료 또한 이를 증명해준다. 해마의 주변 medial temporal lobe 영역의 활성화가 정답인 사진을 응시하는 동안 활성화되었고, 이는 참가자가 의식적인 기억을 하지 못하는 경우에도 마찬가지였다. 해마의 활성화는 정답인 얼굴을 가려내는 경우 증가했으며, 잘못된 답을 고르거나 답을 모른다고 한 경우에도 증가했다.

 

얼굴 탐색의 정확성은 뇌의 특정 활성화 패턴과 관련이 있었다. 모든 trial은 해마의 활성화와 관련이 있었다. 그러나 정확한 답을 찾은 경우(부정확한 경우는 제외) 인출단서의 제시와 함께 perirhinal cortex(해마와 인접한 부위임), left dorsolateral,ventrolateral prefrontal cortex(dlPFC, vlPFC)의 활성화가 증가했다. 영상 자료를 추가 분석한 결과 세 얼굴 사진이 제시되는 동안 medial temporal lobe와 전전두엽 피질의 활성화가 서로 관련 있었다.  이는 해마가 독자적으로 relational memory를 인출하는데 충분한 역할을 하지만, 전전두엽 피질과 상호작용함으로써 의식적인 기억을 회상한다는 사실을 말해준다.

 

해마의 활성화는 relational memory가 인출되는 동안 수반되는 안구운동과 밀접한 관련이 있었고, 의식적인 자각이 없는 경우도 마찬가지였다. 암묵 또는 명시적인 기억 인출 또한 구분되는 뇌활동 패턴과 관련이 있었다. 연구자는 이 결과에 보다 깊은 의미가 담겨 있다고 생각한다. 아이트래커를 이용하여 유아들의 기억을 연구해보거나 기억하기 싫은 기억에 대한 정보를 얻을 때 발생하는 회상 실패를 연구해 볼 수 있다. 정신분열증의 경우 확실히 memory deficits을 보이는데 연구자는 이들의 안구패턴을 통해 환자들이 금방 배운 장면에 대한 변화를 눈치채지 못한다는 사실을 발견했다.

Hannula, D. E. & Ranganath, C. (2009). The Eyes Have It: Hippocampal Activity Predicts Expression of Memory in Eye Movements. Neuron 63: 1-8. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.08.025.