퓨어 담마

환자 H.M. ㅡ 기억에서 뇌의 다양한 역할들

원문: Buddha Dhamma 섹션의 ‘Patient H.M. – Different Roles of Brain in Memory’ 포스트

- 2020년 9월 25일 작성; 2022년 4월 11일 개정

환자 H.M.은 기억 보존에서 해마(hippocampus)의 역할에 대해 결정적으로 중요한 단서를 제공했습니다. 그와 몇몇 다른 환자에 대한 연구는 기억을 유지하는 데 있어 뇌가 수행하는 직/간접적인 역할을 가리키고 있습니다. 불교적 설명과 과학적 설명은 ‘습관/절차 기억(habitual / procedural memory)’에 대해서는 동일하지만 ‘자전/서술 기억(autobiographical / declarative memory)’에 대해서는 다릅니다.

뇌의 주요 구성요소

1. 다음 그림은 뇌를 세 영역으로 나눈 것을 보여줍니다. 다음 글머리 기호(bullet point)에서는 각 영역의 주요(핵심) 기능을 설명합니다. 대략적인 설명(묘사)이지만 간단한 정보를 제공합니다.

* 소뇌(cerebellum)(빨간색으로 지시)는 신체 움직임을 제어합니다. 소뇌는 또한 신체 균형과 반복적인 일을 기억하도록 도와줍니다. 뇌간(brain stem)에 심각한 손상이 있으면 사람이 죽을 가능성이 높습니다. 뇌간은 호흡과 같은 매우 중요한 기능(활력 기능)을 제어합니다.
* 변연계(limbic system)는 기억에서 매우 중요한 역할을 합니다. 그것은 또한 감정을 다룹니다. 변연계의 구성 요소는 검은색으로 지시되어 있습니다.
신피질(neocortex)(파란색으로 지시)은 뇌에서 가장 큰 영역이며, 시각 및 청각과 같은 감각 입력을 관리합니다. 그것은 또한 ‘생각하는 뇌(thinking brain)’입니다. 그것은 소뇌의 가장자리에서 시작하여 변연계를 감싸고 있습니다.

‘뇌의 주요 구성요소’ 그림을 다운로드하려면 이 링크(‘Major Components of the Brain’)를 클릭하세요.

뇌의 세 영역에 대한 구조 정보

2. 위의 그림은 뇌의 중간에서 절단한 면을 보여주는 것입니다. 변연계의 일부 구성 요소는 양쪽에 두 부분이 있습니다. 예를 들면, 해마(hippocampus)와 편도체(amygdala)는 두 개가 뇌의 왼쪽과 오른쪽에 동일한 구조로 되어 있습니다.

* 반면에, 뇌간(brain stem)과 소뇌(cerebellum)는 하나로 된 단일 구조입니다.
* 이 두 가지(뇌간과 소뇌)와는 대조적으로, 신피질(neocortex)은 다양한(서로 다른) 작업에 특화된 다양한(서로 다른) 영역을 가지고 있습니다. 감각 입력에 대한 분석은 뒤쪽(‘시각 피질_visual cortex’ 및 ‘청각 피질_auditory cortex’)에서 일어납니다. 전두엽 피질(frontal cortex)의 일부는 계획, 말 및 관련된 ‘운동신경 제어(motor control)’ 측면을 관리합니다. 신피질은 뇌의 76%를 차지합니다.

지금까지 논의에 대한 개관

3. 이제, 우리는 이전 몇 개의 포스트, 특히 ‘지속적 식물인간 상태 ㅡ 불교 관점’ 포스트에서 지금까지의 논의를 더 잘 마음속에 그려볼 수 있습니다. 먼저 그 포스트를 살펴보겠습니다.

* 뇌간(brain stem)은 호흡, 심박수, 혈압을 조절합니다. 그러므로, 식물인간 상태에 있는 사람들은 뇌간(brain stem)에 큰 손상이 없을 것입니다.

* 운동신경(신체 움직임)을 제어할 수 없는 것은 소뇌(cerebellum) 손상으로 인해서 그럴 것입니다.
* 시각 피질(visual cortex) 및 청각 피질(auditory cortex)은 소뇌(cerebellum)에 가까이 있습니다(위 그림). ‘신피질 영역과 소뇌’ 그림을 다운로드하려면 이 링크(‘Neocortex Areas and Cerebellum’)를 클릭하세요. 이 그림에는 변연계(limbic system)가 나타나 있지 않습니다.
* 그것은 우리가 이전 포스트에서 식물인간 상태에 있는 사람들의 다양한 상황에 대해 논의한 내용과 대략 일치합니다. 예를 들어, 소뇌 영역에는 손상이 있지만, 시각/청각 피질에는 손상이 최소로 그쳤다고 가정해 보세요. 그런 환자는 보거나 들을 수는 있지만 반응하지 못할 수 있습니다.
* 반면에, 시각/청각 피질과 소뇌가 손상되면, 그 환자는 보거나 들을 수도 없게 됩니다.
* 우리는 이전 포스트에서 그 두 가지 상황에 대해 논의했습니다.

‘식물인간 상태’의 반대 ㅡ 기억 없이 사는 것

4. 이제, 뇌의 중앙에 가까이 위치한 뇌의 세 번째 영역으로 인해 다른 문제에 직면하게 된 불행한 몇 사람에 대해 이야기해 보겠습니다. 위의 첫 번째 그림에서 볼 수 있듯이, 변연계(limbic system)는 신피질(neocortex)에 [둘러싸여] 그 아래에 있고 뇌간(brain stem)/소뇌(cerebellum) 영역 위에 있습니다.

* 변연계(limbic system)는 감정을 제어하기 때문에 뇌의 ‘감정 중추(emotional center)’입니다. 그것은 해마(hippocampus), 편도체(amygdala) 및 시상(thalamus)을 포함한 여러 구성 요소를 가지고 있습니다.
* 여기서 우리의 초점은 해마(hippocampus)에 있습니다. 우리가 보게 되겠지만, 그것은 기억에서 중요한 역할을 합니다.
* 뇌의 양쪽에는 대칭으로 배치된 두 개의 해마가 있습니다. [뇌] 외과의사는 그 두 개의 해마 모두를 ‘환자 H.M’으로 알려진 환자에게서 제거하였습니다.

환자 H.M.에 대한 설명 ㅡ 결정적으로 중요한 해마(Hippocampus)의 역할

5. 환자 H.M.(또는 Henry Molaison)은 잦은 발작에 시달렸습니다. 1953년에 외과의사는 그 문제를 해결하기 위한 시도로 두 개의 해마를 모두 제거했습니다. 그것은 그 문제를 해결하긴 했지만, H.M.는 파괴적인 기억 상실의 손상을 입었습니다.

* 그는 새로운 기억을 유지하는 능력이 없어졌습니다. 그는 수술하기까지의 일들을 기억할 수 있었지만, 수술 후에는 몇 분 이상 동안이 지난 것은 아무 것도 기억할 수 없었습니다. 다음 비디오에서 그것을 더 자세히 설명합니다.

https://youtu.be/KkaXNvzE4pk

* 환자 H.M.(2008년 사망)과 기억 상실이 있는 다른 여러 환자들에 대한 광범위한 연구 후에, 신경과학자들은 해마(hippocampus)가 뇌에서 단기(short-term) 기억을 장기(long-term) 기억으로 강화하고 ‘그것들을 신피질(neocortex)로 전달하는’ 구성 요소라고 결론지었습니다.
* 그러나, 신경과학자들은 그 기억이 어떻게 ‘뇌의 다른 영역으로 전달’될 수 있는지, 또는 뇌가 어떻게 그런 장기(long-term) 기억을 오랫동안 유지할 수 있는지 모릅니다. 다음 포스트에서, 과거 일/사건을 광범위하고 자세하게 기억하는 일부 사람들의 능력에 대해 논의하겠습니다. 예를 들어, 어떤 사람들은 여러해 전의 임의의 특정 날짜에 점심으로 무엇을 먹었는지 기억할 수 있습니다! 곧 있을 포스트에서 그것을 논의하겠습니다.
* 환자 H.M.에 대한 광범위한 연구는 장기(long-term) 기억을 담당하는 하나의 뇌 구성 요소를 정확히 밝혀낼 수 있게 해주기 때문에 매우 중요합니다.

기억에 대한 명명법(Nomenclature of Memory)

6. 신경과학자들이 사용하는 표준 용어 중 우리가 알아야 할 몇 가지가 있습니다. 그것은 다음 비디오의 내용을 이해하는 데 도움이 됩니다.

* 자전적(Autobiographical)(또는 에피소드적, 서술적, 명시적) 기억은 사건, 사실 등을 기억하는 것에 관한 것입니다. 이 기억들은 날짜, 사건, 이름 등에 관한 것입니다. 그것들은 붓다 담마에서 나-마곳따(nāmagotta)와 동일합니다. 붓다 담마(Buddha Dhamma)에서, 나-마곳따(nāmagotta)는 뇌에 있는 것이 아니라 ‘윈냐-나계(viññāṇa plane, 의식계)’에 있습니다. 뇌에는 기억을 ‘윈냐-나계(viññāṇa plane, 의식계)’로 전송하는 ‘전달자(송신기)’가 있습니다. 그 다음, 뇌에는 ‘윈냐-나계’로부터 기억을 떠올릴 수 있게 해 주는 ‘수신기’가 있습니다. 그것에 대한 더 자세한 내용은 다음 포스트에서 다루겠습니다.
* 다른 하나는 습관적(habitual)(또는 절차적, 암시적/내재적) 기억, 또는 피아노 연주, 자전거 타기, 양치질 등과 같은 반복적인 일/작업을 할 수 있는 것입니다. 그것들은 사람들의 습관과 관련이 있습니다. 이 기억들은 뇌에 ‘고정 배선(내장)’됩니다. 뇌의 소뇌(cerebellum)에서 그런 ‘기억 연결(접속)’이 일어나는 것으로 보입니다.
* 순행성(선행성/전향성) 기억상실(Anterograde amnesia)은 외상(trauma, 트라우마) 이후의 기억을 저장하지 못하는 것입니다. 역행성(퇴행성/후향성) 기억상실(Retrograde amnesia)은 외상 이전의 기억을 떠올리지 못하는 것입니다. 해마(hippocampus)의 상실(손실)은 순행성(선행성/전향성) 기억상실을 유발합니다.

환자 H.M.에 대한 추가 세부사항

7. 다음 비디오는 좀 깁니다. 그러나 많은 정보를 제공합니다.

https://youtu.be/UqVUVREIXKg

* 재생시각 4분에서: 뇌의 양쪽 해마(hippocampi, hippocampus의 복수형)를 수술로 제거했습니다. 그 후, 그는 몇 분 전에 일어난 어떤 것도 기억할 수 없었습니다. 물론, 그는 수술 전의 것들은 기억해 낼 수 있었습니다.
* 해마(hippocampi)가 ‘전달자(송신기)’라고 상상해 보세요. 그것은 영원히 온전하게 남아 있는 ‘윈냐-나계(viññāṇa plane, 의식계)’에 새로운 기억을 전송한다고 가정해 보세요. 그 다음, 기억을 떠올리는데 도움을 줄 수 있는 (아직 확인되지 않은) 또 다른 구성 요소(수신기)가 뇌에 있다고 가정해 보세요. 그는 해마(hippocampi)가 제거되기 전에 형성된 기억을 떠올릴 수 있기 때문에, 그 ‘수신기’는 환자 H.M.에게 작동(작용)하고 있었습니다.
* 이 ‘이론’에 대해서는 다음 포스트에서 다루도록 하겠습니다. 그러나, 여기서 논의를 계속하는 동안, 이 점을 염두에 두세요.
* 재생시각 4분 40초에서: ‘서술적(declarative) 기억’은 위에서 언급한 ‘자전적(autobiographical) 기억’과 동일합니다. ‘절차적(procedural) 기억’은 ‘습관적(habitual) 기억’과 동일합니다.
* 재생시각 5분 40초에서: 서술자(내레이터, narrator)는 환자 H.M.에 대한 책이 한 권 밖에 없다고 말하지만, 두 권이 더 있습니다. ‘참고 자료 1’을 참조하세요.

8. 재생시각 7분의 노바 클립(Nova clip)에서는 기억이 화학적 과정에 의해 생성되고 지워진다고 말합니다. 그러나 그것은 붓다 담마(Buddha Dhamma)나 최근 과학 연구 결과와 일치하지 않습니다.

* 재생시각 8분 40초에서: 수술로 이어진 H.M.의 의학적 문제에 대한 설명.
* 재생시각 10분에서: 환자 H.M.은 수술을 하기 전에 일어난 모든 것은 기억해 낼 수 있었습니다.
* 재생시각 10분 30초에서: Milner 박사는 해마(hippocampus)가 장기(long-term) 기억을 만든다고 결론지었습니다. 그러나 우리는 더 나은 설명이 있다는 것을 알게 될 것입니다.
* 재생시각 11:00분에서: 그리기(drawing) 실험은 그가 반복적인 과정을 배울 수 있음을 보여주었습니다. 아래에서 볼 수 있듯이, 그것은 소뇌(cerebellum)에 의해 제어되는 (운동 기술을 배우는) ‘습관적(habitual) 기억’에 해당합니다. 그러나, 물론, 그는 별을 그리는 그 시도들을 거친(경험한) 기억이 없습니다.
* 재생시각 12분에서: 기억 형성에 대한 현재의 과학적 설명. 이 설명은 또한 붓다 담마(Buddha Dhamma)와 일치합니다. ‘습관적(habitual) 기억’ 또는 운동 기술/능력의 형성은 소뇌(cerebellum)에서 일어나는 것으로 보입니다.

환자 E.P.에 대한 설명

9. 다른 사람에 대한 설명으로, 환자 E.P.에 대한 설명이 재생시각 14분 30분에서 시작됩니다. 1992년에 E.P.는 변연계(limbic system)의 일부가 손상된 것으로 보이는 바이러스 감염을 겪었습니다. 이것은 아래에서 논의할 클라이드 웨어링(Clive Wearing)의 경우와 매우 유사합니다.

* 재생시각 17분에서: 환자 E.P. 또한 감염된 후, 일/사건에 대한 기억을 유지하는 능력이 없었습니다. 그러나 그는 그 감염 이전의 일/사건을 기억했습니다. 따라서, 그는 감염 후의 일/사건에 대한 자전적(autobiographical) 기억이 없습니다.
* 재생시각 19분 30초에서: 바이러스가 해마(hippocampus) 주변을 망가뜨렸습니다. 그 손상 후에는 모든 새로운 자전적(autobiographical) 정보가 보존/유지되지 않습니다. 그러나 그는 바이러스로 인한 손상 이전에 일어난 모든 일/사건을 기억합니다. 이것은 환자 H.M.의 경우와 유사합니다.
* 재생시각 22분에서: 서술자(내레이터, narrator)는 해마(hippocampus)가 ‘기억을 기록’하는 것을 돕는다고 말합니다. 그러나 우리가 보게 되겠지만, 해마(hippocampus)는 그 기억들을 윈냐-나계(viññāṇa plane, 의식계)에 전달합니다.
* 재생시각 24분에서: 클라이브 웨어링(Clive Wearing)에 대한 간략한 논의입니다.
* 재생시각 25분 40초에서: 기억에 문제가 있는 사람들을 포함하여 다양한 배경을 가진 사람들의 뇌에 대한 기록을 모아 작성하는 야코포 아네스(Jacopo Annese) 박사에 대한 설명입니다.
* 재생시각 30분 10초에서 32분까지: 환자 H.M.의 뇌입니다. 우리 주제와 관련된 논의는 재생시각 32분에서 끝납니다.
* 재생시각 32분에서 끝까지: 아네스(Annese) 박사의 작업에 대한 것입니다. 그는 1000명에 대해 뇌를 완전히 스캔하여 저장한 ‘뇌 스캔 저장고/보고(repository)’를 만들 계획입니다.
* 다음으로, 모든 기억을 잃고 어떤 기억도 만들 수 없는 세 번째 환자에 대해 논의하겠습니다.

클라이브 웨어링(Clive Wearing) ㅡ 7초 동안만 기억하는 음악가

10. 클라이브 웨어링(Clive Wearing)은 명성이 있는 음악가였습니다. 1985년에 헤르페스 바이러스(herpes virus)가 그의 뇌(변연계 주변)를 손상시켰습니다. 환자 H.M.과 환자 E.P.와는 달리, 그는 어떤 기억도 기억해 내지 못합니다. 그는 [현시점] 이전 7초 동안의 일/사건만 기억할 수 있습니다. 그의 상황은 앞의 두 환자보다 훨씬 더 나쁩니다.

* 그러므로, 그는 아무도 알아볼 수 없습니다. 그는 아내의 이름은 기억하지 못하지만, 그 여성(아내)이 그의 인생에서 특별한 사람이라는 것을 알고 있습니다.
* 그래서, 그는 사실상 ‘단지 그 순간’에 살고 있습니다!
* 다음 비디오는 좀 깁니다. 그러나 많은 정보를 제공합니다.

https://youtu.be/k_P7Y0-wgos

클라이브 웨어링(Clive Wearing)의 사례로부터 중요한 추론

11. 처음에 그는 피아노를 연주할 수 있지만, 몇 초 전에 일어난 것도 전혀 기억하지 못한다는 점에 주목하세요!

* 따라서, 그의 습관적(habitual) 기억은 온전합니다(‘소뇌_cerebellum’가 손상되지 않은 것과 일치함). 그러나 그는 순행성(anterograde)과 역행성(retrograde) 기억상실(amnesia), 즉 자전적 기억(autobiographical memory)을 완전히 상실했습니다. 따라서, 그는 송신기(해마, hippocampus)와 ‘수신기’(아직 확인되지 않음)를 모두 잃어버린 것으로 보입니다.
* 재생시각 6분 40초에서: 그는 그것이 죽은 것과 같다고 말합니다. 스쳐 지나가는 생각 외에는 어떤 생각도 없습니다. 그런 면에서, 그의 상태는 신체(육체) 활동을 유지할 수 있다 하더라도 일종의 '식물인간 상태(vegetative state)'입니다.
* 재생시각 9분 30초: 1985년에 그가 며칠 동안에 어떻게 기억을 잃었는지에 대한 설명입니다.

12. 위의 비디오에서 더 주목할 점은 다음과 같습니다.

* 재생시각 10분에서: 그가 며칠 만에 어떻게 기억을 잃었는지 설명합니다. 분명히, 헤르페스 바이러스(herpes virus)가 혈뇌 장벽(blood-brain barrier)을 넘어 뇌로 들어갔습니다. 그런 일이 일어날 확률은 100만분의 1뿐입니다!
* 재생시각 14분에서: 그는 어떤 것에 대해서도 생각할 수 없다고 말합니다. 그것이 그가 처음에 하루 종일 울었던 이유입니다. 그는 그것이 죽은 것과 같다고 말합니다.
* 재생시각 19분에서: 매 순간이 의식의 시작입니다! 그는 재생시각 43분에서 그것을 반복합니다. 생각이 없다는 것은 죽은 것과 같다는 의미입니다! 그가 피아노를 칠 수 있는 것은 행운이었습니다. 우리가 언급했듯이, 그런 ‘학습된 기억(learned memory)’은 소뇌(cerebellum)에 ‘고정 배선(내장)’되어 있습니다. 그것은 뇌에 ‘저장’되지 않는(그리고 저장될 수도 없는) ‘에피소드적 기억(episodic memory)[자전적 기억]과는 현저한 차이가 있습니다. 다음 포스트에서 그것에 대해 다루겠습니다. 그것은 또한 그가 혼자서 옷을 입고, 밥을 먹고, 다른 규칙적인(정기적인) 활동을 할 수 있는 이유이기도 합니다.

13. 환자 H.M., 환자 E.P., 및 클라이브 웨어링(Clive Wearing)에 대한 설명을 주의 깊게 분석함으로써, 뇌와 간답바(gandhabba)의 작용(작동)에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다.

* 다음 포스트에서 계속하여 논의하겠습니다.

참고 자료

1. 환자 H.M.에 대한 책: Philip J. Hilts의 ‘Memory’s Ghost’(1996년). Suzanne Corkin의 ‘Permanent Present Tense: The Unforgettable Life of the Amnesic Patient, H. M.’(2013년). Luke Dittrich의 ‘Patient H.M.: A Story of Memory, Madness, and Family Secrets’(2017년).

2. 클라이브 웨어링(Clive Wearing)에 대한 책: Deborah Wearing의 ‘Forever Today’(2005년).

3. 이 주제들에 대한 것은 구글 검색으로 훨씬 더 많은 정보를 찾아 볼 수 있습니다. 필자는 기본 개념을 갖기에 충분한 자료만 제공했습니다.

모든 관련 포스트들은 ‘붓다 담마’ 섹션의 이 서브 섹션 ‘붓다 담마 - 과학적 접근(Buddha Dhamma – A Scientific Approach)’에 있습니다.

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