초감각형태 작업기억 존재 발견으로 복잡한 일상에서 작업기억 유지의 실마리를 밝혀
[연구필요성]
일상에서 문제없이 적절하게 행동하기 위해 우리의 뇌는 끊임 없이 순간순간의 필요한 정보를 일시적으로 담고 있다. 이러한 작업기억이 제대로 작동하지 않으면 우리 일상 생활이 정상적으로 유지되기 어렵다. 또한 작업기억의 신경기전을 제대로 이해한다면 우리의 생각을 읽어내거나 행동을 예측하는 마인드리딩 기술이 가능해질 것이다. 따라서 우리가 작업기억의 신경기전을 제대로 이해하는 것은 매우 중요하다.
[연구성과/기대효과]
서울대학교 심리학과 이수현 교수 연구팀은 인간의 상두정피질(superior parietal cortex)에서 작업기억이 초감각형태(supramodal)로 존재한다는 것을 처음으로 밝혔다. 이러한 초감각형태 작업기억의 존재는, 기억 연구분야에서 오랫동안 풀지 못했던 문제, 즉 우리가 외부로부터 지속적으로 여러 감각정보를 받아들이는 중에도 어떻게 작업기억을 유지하여 적절하게 행동하는 것이 가능한 지에 대한 실마리를 제공한다. 이러한 이유로 그 동안 학계에서는 작업기억이 초감각적 형태로 존재할 가능성을 제기해 왔지만, 그 실체는 오랫동안 명확히 밝혀지지 않았다. 이번 연구는 마침내 초감각형태 작업기억의 존재를 규명한 성과이다. 또한, 연구팀은 전전두엽(prefrontal cortex)과 하두정피질(inferior parietal cortex)에서 작업기억 과정 중 서로 다른 감각정보가 교차되는 경우에 한하여 물체정보를 담고 있는 교차감각형태 작업기억의 존재도 추가적으로 밝혔다. 이러한 결과는 기존에 알려진 감각양식에 따른 작업기억과 함께 초감각형태와 교차감각형태 작업기억이 작업기억의 핵심구조를 이루고 있음을 제안하고 있다. 이러한 핵심구조를 밝힘으로써 인간의 작업기억에 대한 이해의 폭을 넓혔다는 점에서 큰 의미가 있는 연구이며, 이러한 결과는 기억인출, 인지작용 및 인지제어 장애를 근본적으로 치료하는 기술과 미래 마인드리딩 기술의 핵심 기반 지식으로 사용될 수 있다.
[본문]
일상에서 문제없이 적절하게 행동하기 위해 우리의 뇌는 끊임 없이 순간순간 필요한 정보를 담고 있다. 예를 들어, 냉장고 문을 열고 원하는 음료를 꺼내어 마시는 행동을 할 때에도 그 순간 뇌는 해당 음료가 무엇인지, 병의 모양은 어떻게 생겼는지와 같은 정보를 유지함으로써 다른 음료나 음식이 아닌 내가 원하는 음료를 꺼내는 행동이 가능하게 되는 것이다. 순간순간 행동에 사용하기 위해 일시적으로 관련 정보를 저장하는 것을 작업기억이라고 한다.
이러한 작업기억이 제대로 작동하지 않으면 우리 일상 생활이 정상적으로 유지되기 어렵다. 또한 작업기억의 신경기전을 제대로 이해한다면 우리의 생각을 읽어내거나 하려는 행동을 예측하는 마인드리딩 기술이 가능해질 것이다. 따라서 작업기억의 신경기전을 제대로 이해하는 것은 매우 중요하다.
서울대학교 심리학과 이수현 교수 연구팀은 인간의 상두정피질(superior parietal cortex)에서 작업기억이 초감각형태(supramodal)로 존재한다는 것을 처음으로 밝혔다. 이러한 초감각형태 작업기억의 존재는, 기억 연구분야에서 오랫동안 풀지 못했던 문제, 즉 우리가 외부로부터 지속적으로 여러 감각정보를 받아들이는 중에도 어떻게 작업기억을 유지하여 적절하게 행동하는 것이 가능한 지에 대한 실마리를 제공한다. 이러한 이유로 그 동안 학계에서는 작업기억이 초감각적 형태로 존재할 가능성을 제기해 왔지만, 그 실체는 오랫동안 명확히 밝혀지지 않았다. 이번 연구는 마침내 초감각형태 작업기억의 존재를 규명한 성과이다.
또한, 연구팀은 전전두엽(prefrontal cortex)과 후두정피질(inferior parietal cortex)에서 작업기억 과정 중 서로 다른 감각정보가 교차되는 경우에 한하여 물체정보를 담고 있는 교차감각형태 작업기억의 존재도 추가적으로 밝혔다.
이러한 결과는 기존에 알려진 감각양식에 따른 작업기억과 함께 초감각형태와 교차감각형태 작업기억이 작업기억의 핵심구조를 이루고 있다는 점을 제안하고 있으며, 이러한 핵심구조를 밝힘으로써 인간의 작업기억에 대한 이해의 폭을 넓혔다는 점에서 큰 의미가 있는 연구이다.
이 연구는 이수현 교수 총괄 아래 박도영 박사 주도로 진행되었으며, 김형 교수(공동 교신) 연구팀이 공동 연구로 참여하였다. 과학기술정보통신부 기초연구 중견연구자지원사업과 글로벌-LAMP 프로그램 등의 지원을 받아 진행되었으며, 국제 학술지 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications) 2025년 5월자로 온라인에 게재되었다.
[연구결과]
Supramodal and Cross-modal representations of working memory in higher-order cortex
Doyoung Park, Seong-Hwan Hwang, Keonwoo Lee, Yeeun Ryoo, Hyoung F. Kim & Sue-Hyun Lee
(Nature Communications, https://www.nature.com/articles/s41467-025-59825-9)
작업기억이 뇌에서 초감각형태(supramodal)로 존재할 가능성이 제기되어 왔으나 실제로 존재하는지는 분명하지 않았다. 본 연구에서는 물체 정보를 시각시스템을 통해 인식하든지, 촉각시스템을 통해 인식하든지에 상관없이, 작업기억 과정에서 초감각형태의 물체 정보가 인간의 상두정피질(superior parietal cortex)에 존재한다는 사실을 처음으로 보여주었다. 또한, 기존에 작업기억에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져왔던 전전두엽(prefrontal cortex)과 하두정피질(inferior parietal cortex)의 경우에는 작업기억 과정에서 서로 다른 감각정보가 교차되는 경우에만 물체정보를 담고 있는 것이 확인되었으며 초감각형태의 신경표상과는 다른 종류의 교차감각형태 표상인 것으로 밝혀졌다.
본 연구를 통해 밝힌 초감각형태 작업기억의 존재는, 기억 연구분야에서 오랫동안 풀지 못했던 문제, 즉 우리가 외부로부터 지속적으로 여러 감각정보를 받아들이는 중에도 어떻게 작업기억을 유지하여 적절하게 행동하는 것이 가능한 지에 대한 실마리를 제공한다. 더 나아가 실제 인간의 뇌에서 작업기억이 기존에 알려진 감각형태 뿐 아니라 초감각형태와 교차감각형태로도 존재한다는 핵심구조를 밝힘으로써 인간의 작업기억 신경기전에 대한 이해를 넓혔다는 점에서 의의가 있는 연구 성과이다.