기억과 학습은 지식과 기술을 습득하고 이미 배운 것을 개발시키며 새로운 상황에 적응하는 데 중요한 역할을 하는 복잡한 과정입니다. 좋은 기억력은 정보를 기억하고 배운 개념을 적용하며 비판적 사고를 할 수 있도록 도와줍니다. 이러한 기억력은 개인마다 다르지만 뇌의 측면에서 보자면 기억력을 향상시키고 학습 과정을 최적화할 수 있는 효과적인 전략과 기술이 있습니다. 효율적인 학습 및 기억 전략은 뇌 연결이 새롭게 구성되는 과정을 촉진시키는 것과 관련된다고 말할 수 있습니다. 이는 기본적으로 인간의 뇌가 지닌 신경가소성의 힘을 이용하는 것입니다. 이 글에서는 다양한 기억 시스템을 탐구하며 기억력을 개선하고 학습 결과를 향상시키는 실용적인 전략을 알아보도록 하겠습니다.
1. 기억 체계의 이해
1.1. 감각기억
기억 시스템은 다양한 단계를 포괄하는 복잡한 네트워크로, 감각 기억은 정보 처리의 초기 관문 역할을 합니다. 감각 기억은 감각 자극이 다른 기억 저장소로 전송되기 전에 잠시 동안 유지되는 아주 찰나의 단계입니다. 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각 등 각 감각에는 고유한 감각 기억 시스템이 있어 세부적인 감각 정보를 빠르게 포착하고 보존할 수 있습니다.
이 초단기 기억은 우리가 환경 자극을 인식하고 이해할 수 있는 중간 다리 역할을 하는 동시에 어떤 감각 입력에 더 주의를 기울이고 처리해야 할지 결정하는데 도움을 줍니다. 기억 시스템에서 선두 역할을 하는 감각기억은 세상에 대한 인식을 형성하고 선택된 정보를 다음 단계의 기억 통합 및 검색 단계로 쉽게 전달할 수 있도록 하는 데 있어 그 중요성이 강조됩니다.
뇌와 감각기억의 관계는 밀접하게 얽혀 있습니다. 시각 기억은 후두엽에 의존하여 시각 이미지를 빠르게 인코딩하고 저장합니다. 청각 기억은 측두엽과 두정엽이 관여하여 순간 지나가는 청각 단서를 기억할 수 있도록 합니다. 체감각 기억은 두정엽과 전두엽이 관여하여 촉각과 공간의 세부 사항을 포착합니다.
이러한 감각 피질 내의 신경세포는 감각정보를 인코딩하는 특수한 발화 패턴을 나타내며, 전두엽 피질과 같은 다른 뇌 영역과의 상호 작용을 통해 감각정보 필터링, 감각 정보 간 우선순위 지정, 그리고 다음 기억 단계로 전달 시키는 데 영향을 미칩니다. 이러한 복잡한 상호작용은 감각 관련 뇌 영역이 감각 정보를 신속하게 처리하고 일시적으로 저장하여 감각 입력과 고차적 인지 과정 사이의 기초적인 관련성을 형성 해 줍니다.
1.2. 작업기억/단기기억(STM)
작업기억은 적극적으로 수행 중인 인지적 작업에 대하여 관련 정보를 저장하고 처리하는 일종의 정신적 작업공간입니다.
작업기억은 숫자, 단어, 이미지 등 다양한 정보를 머리 속으로 조작하여 문제를 해결하고, 의사결정을 내리며, 일상적인 활동을 수행하도록 해주는 임시 저장시스템입니다. 실생활에서는 계산이나 복잡한 문장을 이해하는 데에도 매우 중요한 역할을 합니다. 즉, 작업기억은 정보를 머리 속에 붙잡아두고 단기간에 처리하여 다양한 인지작업을 원활하게 수행하고 주변 환경과 상호작용할 수 있게 해줍니다.
작업기억은 뇌 기능 구조에서 비롯된 인지 과정으로, 여러 신경 네트워크 간 조정된 활동에 의존합니다. 작업기억의 기능에 대해서 전전두엽 피질은 중추적인 역할을 합니다. 이 영역은 두정엽, 전대상피질, 측두엽과 같은 다른 뇌 영역과의 상호작용을 조정하는 지휘자 역할을 합니다.
이 영역 내의 신경세포는 시냅스와 신경전달물질을 통해 정보를 주고 받으면서 복잡한 네트워크를 형성합니다. 정보가 작업기억에 저장되면 신경세포는 현재 처리 중인 특정 정보를 반영하는 신경활성 패턴을 보입니다. 전전두엽 피질은 특히 짧은 간격으로 이러한 신경 활성을 유지하여 연결된 다른 뇌 영역이 정보를 조작하고 분석하는 동안 정보를 효과적으로 지속 시킵니다. 이는 신경세포의 반복적인 흥분과 억제를 통해 이루어지며 우리의 뇌를 “온라인” 상태로 만든다고 할 수 있습니다.
1.3. 장기기억(LTM)
장기기억은 몇 분에서 수 년까지 장기간에 걸쳐 정보를 보존하는 역할을 하는 저장 시스템입니다. 사실상 용량이 무제한이며 사실, 개념, 이벤트 및 기술을 포함한 다양한 유형의 정보를 저장할 수 있습니다. 장기기억은 일생 동안 축적된 방대한 지식과 경험을 부호화하고, 저장하며, 인출해내는 뇌의 능력을 보여줍니다.
이 복잡한 과정에는 반복적인 신경활성화를 통해 신경세포 간 정보전달을 강화하는 과정이 포함됩니다. 이러한 연결은 다양한 뇌 영역에 걸쳐 복잡한 신경 네트워크를 형성하여 다양한 기억을 통합하고 여러 환경적 단서와 연결 짓습니다. 기억 통합에 필수 뇌 영역인 해마는 신피질과 함께 불안정한 초기기억을 안정적이고 지속적인 기억으로 점차 변화시킵니다. 기억을 불러올 때 이러한 네트워크는 재활성화되어 학습 중에 형성된 신경발화 패턴을 다시 보여 과거의 사건, 지식, 기술을 불러오는 과정에서 기억을 재구성하기도 합니다.
이러한 장기기억은 앞서 살펴본 작업기억과 함께 인간의 기억이 갖는 특별한 기능, 시간을 거슬러 회상할 수 있는 기능을 수행합니다. 작업기억은 장기기억 내에 저장된 지식을 인출하고 ‘현재’ 처리하는 정보와 통합하기 때문에 ‘과거’에 기억된 장기기억 네트워크를 활성화합니다.
작업기억과 장기기억 사이의 이러한 상호작용은 기억 통합과 검색에 중요한 구조인 해마에 의해 조율됩니다. 해마는 작업기억의 ‘현재’와 저장된 경험의 ‘과거’ 사이에 일시적인 가교 역할을 하여 관련 데이터를 원활하게 통합할 수 있도록 합니다.
2. 기억력 향상 및 학습 향상을 위한 전략
2.1. 주의집중
주의집중은 기억력을 키우는 데 중요한 역할을 하며, 어떤 감각 입력과 인지 과정을 우선적으로 인코딩하고 인출할지 결정하는 필터 역할을 합니다. 대화에 적극적으로 참여하거나 사건을 면밀히 관찰하는 등 특정 자극이나 정보에 의식적으로 주의를 집중하면 전전두엽과 두정엽을 비롯한 주의력 조절 관련 신경망이 활성화됩니다.
이렇게 인지적 몰입이 높아지면 신경발화 및 신경 세포 간 동기화가 증가하여 정보를 메모리 네트워크에 효과적으로 인코딩 시킬 가능성이 높아집니다. 또한 주의력은 새로운 정보를 기존 지식과 통합하여 관련 신경세포 간 연결을 강화하고 응집력 있는 기억의 흔적을 형성하는 데 도움이 됩니다.
본질적으로 주의력은 기억 형성을 담당하는 신경 경로를 증폭시켜 의미 있는 경험과 지식을 포착하고, 유지 시키며, 인출할 수 있는 뇌의 능력을 최적화 합니다.
2.2. 덩이짓기(chunking) 및 구조화
정보를 의미 있는 단위로 구조화하는 인지전략인 청킹은 두뇌기능과 밀접하게 연관되어 있습니다. 정보를 청킹할 때 뇌는 관련 요소 간의 연관성을 형성하여 신경 연결을 강화함으로써 기억 인코딩과 추후 검색을 향상시킵니다.
이 과정에서 주의력 조절을 담당하는 전전두엽 피질과 패턴인식을 담당하는 측두엽과 같은 영역이 관여합니다. 서로 다른 정보를 하나로 합친다는 것은 그 사이에 공유하고 있는 일련의 패턴을 만드는 것이니까요. 청킹은 뇌의 능력을 활용하여 전체 정보를 하나의 덩어리로 구성하여 복잡한 정보를 효율적으로 관리하고 기억할 수 있게 해줍니다.
구체적으로는 기억을 연상시키기 위한 간단한 기호 장치, 두문자어(첫글자만 기억하기) 또는 시각적 이미지를 사용하여 정보의 부호화와 인출을 용이하게 할 수 있습니다.
2.3. 분산 반복 학습
분산학습은 학습 세션 중에 의도적으로 다른 과목이나 주제를 번갈아 가며 학습하는 인지 기법으로, 기억하려는 정보를 여러 자극과 연결시킴으로써 기억의 연상 범위를 높이고 반복을 통한 기억 강화를 높일 수 있습니다. 분산학습은 뇌가 다양한 개념 간에 강력한 연결을 형성하도록 유도하여 학습하고자 하는 내용을 환경 단서와 연결시킵니다.
이 과정은 두뇌가 갖고 있는 타고난 연결 능력을 활용하여 기억 인출을 향상시키는 것입니다. 또한, 분산학습은 학습한 정보를 간격을 두고 전략적으로 반복 노출시키는 것이므로 기억 강화에 대한 기본적인 두뇌 능력을 활용합니다. 맥락적 연관성을 형성하고 기억 흔적을 강화하는 두뇌의 능력은 지속적인 기억 유지와 효과적인 회상을 촉진하는 분산 학습의 효과를 보여줍니다.
2.4. 정교한 부호화 및 인출 연습
정교한 인코딩과 인출 연습은 뇌의 기억 형성 및 회상 능력을 활용하여 기억력을 강화합니다. 사실 정교한 부호화와 인출 연습은 앞서 말씀드린 주의집중, 청킹, 분산 반복 학습과 맞닿아 있습니다. 정교한 부호화란 결국 어떤 정보를 입력할 때에 높은 집중력, 심도 있는 처리, 고의적인 노력을 필요로 하는 학습 경험에 노출시키는 것입니다. 그런 다음 인출 연습을 통해 강화 되는데, 이 과정에서 뇌는 정보를 적극적으로 회상하고 재구성하여 신경 경로를 강화하고 장기 기억력을 향상시킵니다. 짚고 넘어가자면 인출 역시 또 다른 기억의 한 종류로서 인출을 연습하지 않으면 뇌는 인출과 관련된 뇌 회로를 적극적으로 구성하지 못합니다.
실질적인 예로는 개념에 대해 자세히 설명하거나 실제 사례와 연결시키고, 퀴즈, 플래시 카드, 마인드맵 등을 통해 기억을 인출 시키는 연습을 반복하여 기억 인출을 강화하고 장기기억을 강화할 수 있습니다.
2.5. 다감각 학습
다감각 학습은 학습 과정에서 여러 감각을 활용하는 방식으로, 두뇌 내 신경 활동의 다양한 영역 간의 신경을 자극하여 기억력을 향상시킵니다.
신경학적으로 다감각 학습은 두정엽, 측두엽, 전전두엽 피질 등 서로 연결된 뇌 영역의 동기화된 활성화를 촉발하여 신경 활성의 전반적인 개입 정도를 높여 기억 부호화와 인출을 향상시킵니다. 다양한 감각 단서를 동일한 정보와 연관시킴으로써 기억망을 확대하고 생생한 기억을 만들어냅니다. 다감각 학습은 감각 참여와 신경활성의 동기화를 증폭하여 기억력을 키워 효과적인 학습 결과를 형성할 수 있는 방법입니다.
이에 대한 예로 시각 도구, 청각 자료, 운동 감각 활동, 그림 그리기와 같은 다감각 기술을 활용할 수 있습니다.
2.6. 수면과 휴식
수면이 기억력에 미치는 영향은 다양한 연구 결과를 통해 밝혀졌습니다. 광범위한 연구에서 수면은 단순한 휴식이 아니라 기억을 다듬고 정리하는 역동적인 상태이며 이를 통해 기억이 강화된다는 사실이 입증되었습니다.
수면시간과 기억력 사이의 관계를 조사한 연구에 따르면 적절한 수면 시간이 기억력 회상 및 학습 효율을 향상시킨다는 사실이 일관되게 입증되었습니다. 좀 더 구체적으로 말씀드리자면 수면의 한 주기가 90~120분 정도이기에 기억을 위한 수면의 최소 단위를 90~120분으로 설정하면 좋을 것이라 생각합니다.
반면 수면 부족이나 수면의 질 저하와 같은 수면 장애는 기억 통합에서 부정적인 영향을 미칩니다. 이러한 결과를 종합해 보면 수면이 기억 기능을 최적화하는 데 필수적인 역할을 하며, 인지 능력을 형성하는 데 있어 수면의 근본적인 역할을 확인할 수 있습니다.
신경 수준에서 수면 중 기억 통합은 뇌 활성 동기화, 구조적 변화, 그리고 신경전달물질 메커니즘과 관련있습니다. 사실 이 메커니즘은 서로 긴밀하게 연관되어 있습니다. 먼저 신경영상(fMRI 등) 연구를 보면 수면 중 신경 네트워크가 동기화 되면서 수면 이전 학습할 때와 유사한 뇌 활동 패턴이 다시 활성화됩니다. 다음으로 기억 처리의 중추영역인 해마는 수면 중에 신피질과 정보를 교환하며 최근에 습득한 정보를 장기 기억 저장소로 옮겨 갑니다.
이러한 역동적인 상호 작용은 불필요한 시냅스 제거를 동반합니다. 마지막으로 수면 중에 분비되는 모노아민 계통의 신경전달물질(예: 노르에프네프린)과 함께 뇌의 재활성화를 촉진하고 기억력 향상에 영향을 미치는 것으로 여겨집니다.
2.7. 스트레스 관리
스트레스에 대처하는 것은 뇌의 생리적 반응을 조절하여 기억력 향상에 영향을 미칩니다. 대처 전략을 통해 스트레스를 효과적으로 관리하면 뇌의 스트레스 반응 시스템이 조절되어 코르티솔 수치가 감소하여 뇌에 영향을 줍니다.
이러한 스트레스 관리는 만성 스트레스가 기억력에 미치는 해로운 영향으로부터 보호하여 기억력 향상을 촉진합니다. 또한 스트레스에 대처하는 과정 중 전전두엽 피질이 활성화 되어 집중력, 감정 조절, 인지적 유연성에도 긍정적인 영향을 줄 수 있습니다. 효과적인 스트레스 대처, 조율된 뇌 반응, 기억력 향상 사이의 관련성은 인지와 정서 사이의 깊은 상호작용을 알게 해주며, 기억 기능을 최적화하는 데 있어 스트레스 관리의 중요한 역할을 강조합니다.
마치며
기억과 학습은 세상에 대한 우리의 이해를 형성하고 지적 성장에 영향을 미치는 복잡한 과정입니다. 특히 기억과 학습은 우리 뇌의 근본적인 기능 중 하나 입니다. 그러므로 뇌의 관점에서 기억과 학습을 이해하고 이를 토대로 효과적인 학습 전략을 적용한다면 부호화, 기억 응고, 인출을 효과적으로 향상시켜 학습 결과를 좋게 만들 수 있습니다. 주의집중 부터, 분산 연습, 다감각 학습 기술 활용에 이르기까지 기억력을 향상시키고 심도 있는 학습을 촉진하는 데 사용할 수 있는 다양한 전략을 소개해드렸습니다. 이러한 전략을 학습 루틴에 적용함으로써 인지적 잠재력을 발휘하고, 지식을 쌓으며 기억력 증진과 학습효과의 향상을 경험하시길 바라겠습니다.