뇌 전기자극으로 기억력 향상

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4일 연속 20분 뇌 자극, 기억력 향상에 도움

건망증은 자연스러운 것이지만, 나이가 들수록 기억력이 감퇴됩니다. 보스턴 대학의 연구원들은 노년층 참가자들에게 4일 연속으로 20분 동안 매일 전기 뇌 자극을 주면 적어도 한 달 동안 기억력이 향상된다고 보고했습니다. 이 비침습적 시술은 작업 기억(working memory: 정보를 단기적으로 기억하며 능동적으로 이해하고 조작하는 과정)과 장기 기억(long-term memory) 모두 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다.

연구팀은 뇌의 특정 부분을 자극하기 위해 전기 펄스를 사용하여 두개 간 교류 자극(transcranial alternating current stimulation)이라고 불리는 기술을 사용했습니다. 연구팀은 65세에서 88세 사이의 150명의 사람들에게 영어 단어들의 목록을 암기하고 기억해내는 작업을 시켰습니다. 작업을 수행하는 동안 참가자들이 착용한 모자에 전류가 전극을 통해 전달되었습니다. 이 연구를 이끈 신경과학자 로버트 라인하트(Robert Reinhart)는 이 전기 자극이 참가자들이 암기와 기억 작업을 수행하는 동안 뇌의 자연적인 생물학적 과정을 강화시킨다고 말합니다.

"참가자들은 4일 동안 매일 20분 동안 이 과정을 수행했고, 우리는 한 달 후에 전기 자극 없이 단어를 암기하고 기억하는 능력을 테스트했습니다. 참가자들은 둘째 날이나 셋째 날까지 기억력이 향상되는 것을 보여주었습니다. 참가자들은 평소보다 더 많은 단어를 암기하고 기억할 수 있었고, 이러한 기억력 향상은 한 달이 지나도 나타났습니다."라고 라인하트는 말합니다. 연구팀은 또한 인지력이 가장 낮았던 참가자들이 뇌 자극으로부터 가장 많은 혜택을 받았다고 언급했습니다. 그들의 연구 결과는 Nature Neuroscience지에 발표되었습니다.

연구팀은 작업 기억과 장기 기억을 관장하는 뇌의 특정 영역을 목표로 삼았습니다. 연구팀은 저주파 (4 Hz) 펄스가 두정피질에 가해졌을 때 참가자들이 암기하던 단어 목록의 마지막 부분을 더 잘 기억해낸다는 것을 발견했습니다. 즉 작업 기억이 향상된 것입니다. 작업 기억은 특히 3일과 4일째에 향상되었으며, 또 한 달 후에도 지속되었습니다. 연구팀은 장기 기억 향상을 위해 상대적으로 고주파 (60 Hz) 펄스를 배 측 전전두엽 피질에 가했습니다. 이때, 참가자들은 2, 3, 4일째와 한 달 후에 목록의 첫 부분의 암기 단어들을 더 잘 기억했습니다.

이러한 결과는 짧은 시간 또는 긴 시간 동안 정보를 저장하는 것은 별개의 뇌 영역에서 제각의 리듬 패턴에 의해 나타난다는 것을 시사한다고 라인하트는 말합니다. "우리는 특정 시간 척도에 대한 기억력을 연구할 때 뇌의 해부학적 위치와 그 위치의 리듬적 활동 빈도를 모두 고려해야 합니다."

연구의 응용 분야 및 가능성

세계보건기구(WHO)의 측정에 따르면, 2050년까지 60세 이상의 인구는 2020년 수치보다 두 배 이상 늘어난 21억 명 이상이 될 것이라고 합니다. 같은 기간 동안 80명 이상의 세계 인구는 4억 2,600만 명으로 2020년 수치의 세 배가 될 것입니다. 인지 능력의 감소는 고령화에 따른 필연적 결과이지만, 1950년 47세이던 기대수명이 2020년 73세로 전 세계적으로 증가함에 따라, 과학자들은 노인들의 기억력을 지속적으로 향상하거나 보존하기 위한 기술을 연구해 왔습니다.

새로운 연구는 또한 COVID-19, 특히 롱 COVID가 일부 사람들에게 기억력 장애를 초래할 수 있다는 것을 시사한다고 라인하트는 말합니다. "세계가 이미 급속한 인구 고령화에 따른 기억력 저하로 인해 무거운 부담을 안고 있다는 점을 생각했을 때, 우리의 연구는 비침습적 뇌 자극 기술을 통한 기억력 향상에 기여하고 있습니다."라고 그는 말합니다.

이 연구는 또한 자유 회상(free recall)의 이론적 모델에 대한 논쟁에 불을 붙입니다. "어떤 이론들은 정보의 단기 및 장기 저장을 위한 두 개의 뚜렷한 기억 저장소를 제안합니다."라고 그는 설명합니다. "더 최근의 이론들은 기억 현상을 설명하기 위해 주의력과 같은 다른 인지 능력을 고려합니다." 연구팀의 연구 결과는 전자의 이론들이 아직 결정적으로 거부될 수 없다는 것을 시사하며, 두 종류 이론의 아이디어를 서로 시험할 수 있는 추가적인 방법을 제안합니다.

라인하트는 여전히 해결해야 문제점이 있다고 설명합니다. "우리는 이러한 기억력 향상이 시각적 또는 공간적 기억과 같은 다양한 종류의 기억으로 일반화되는지, 그리고 이것이 자유 회상이 아닌 다른 영역에서 관찰될 수 있는지 확인할 필요가 있습니다. 우리는 또한 이러한 기억력 향상이 더 오랜 기간 동안 지속되는지, 그리고 그것이 실생활에서 의미 있는 결과를 보이는지 검토할 필요가 있습니다." 뇌 질환을 앓고 있고 치매에 걸릴 위험이 있는 사람들을 도울 수 있는지 확인하기 위한 추가 연구도 필요할 것입니다.

 

* 원본 기사: https://spectrum.ieee.org/brain-stimulation-memory-improvement

* 논문 보기: https://www.nature.com/articles/s41593-022-01132-3