뇌과학 이야기-공부 잘하는 법

장기 기억의 해부학적 메커니즘..

 

공부를 잘하는 방법에 관해서 글을 쓰려고 하니 마치 내가 공부를 퍽이나 잘해서 크게 성공한 사람인 것처럼 비쳐질까 살짝 우려가 된다. 그러나 성공이라는 것이 돈을 많이 벌고 크게 출세를 했을 때에만 해당되는 경우는 아닐 것이다.

 

부의 축적이 성공의 한편이 될 수 있겠으나 전문지식의 축적 또한 성공의 한편이라고 생각한다. 비록 나는 세상 사람들에게 널리 알려진 유명인은 아니지만 죽어라고 공부를 많이 한 결과 방대한 지식을 축적하여 엄청난 성공을 이룬 사람이라고 자부하고 싶다.

 

지식의 축적은 불완전한 나를 완전하게 갖추도록 하는 데 분명한 조건이라고 한다면, 불완전한 나를 완전한 나로 완성시켰을 때 그거야말로 성공이 아닌가 한다. 링컨은

 

"나는 계속 배우면서 나는 갖추어 간다. 언젠가는 나에게도 기회가 올 것이다."

 

라고 말했던 것처럼, 십수 년 동안 열심히 공부를 잘해서 축적되어진 내 머릿속의 방대한 지식들이 세상 사람들을 위해 크게 기여할 수 있는 기회가 찾아올 것이라는 희망을 갖고 있다.

 

나는 이미 오래 전부터 내가 개발한 침술을 한의사나 의사 그리고 일반인들을 대상으로 가르치고 있다. 그러나 나는 더 나아가 분자생물학, 유전학, 면역학, 뇌과학이라는 전문지식들을 누구에게라도(심지어는 한글을 모르는 사람이라도) 알기쉽게 설명하여 많은 사람들에게 올바른 지식을 알려주고 깨우쳐 주는 일을 꼭 하고 싶다.

 

전문분야들에 관한 지식이나 정보들을 누구에게나 알기쉽게 설명하기란 쉽지 않다. 예를 들면 뇌과학에 관한 정보나 지식들을 많은 사람들에게 알기쉽게 설명할 수 있기 위해서는 우선 뇌과학에 관한 많은 정보와 지식들을 축적해야 하고 이렇게 축적되어진 지식들을 다른 여러 분야의 정보나 지식들과 함께 통합하고 확장시킬 수 있어야 한다. 

 

지금부터 뇌과학을 바탕으로 공부를 잘하는 방법에 대해서 설명할 것이다.

 

공부하는 것이 너무 힘들어 공부를 잘할 수 있는 아주 쉬운 비결이라도 있지 않을까 하는 기대를 갖고 이 글을 접한 독자분들, 특히 중고생 또는 대학생 여러분들에게 당부하고 싶은 것은 공부를 잘할 수 있는 아주 쉬운 비결은 절대적으로 존재하지 않으니 그런 기대를 갖고 이 글을 접했다면  글 읽기를 진작에 포기하기 바란다. 공부를 잘할 수 있는 쉬운 비결은 없으나 특별한 비결은 있다. 

 

공부를 잘할 수 있는 딱 한 가지의 비결은 '반복'이다. 너무나도 당연한 말처럼 들릴 수 있으나 공부를 잘하기 위한 방법은 반복하고 반복하는 것만이 유일한 방법이다. 그러나 공부를 해본 사람은 다들 알겠지만 공부를 잘하기 위해 책읽는 것을 반복하는 과정은 얼마나 고역스러운가. 이것은 이기기가 정말 힘든 자기와의 싸움이다. 어느 현자가

 

"나 자신과의 싸움에서 이기기보다는 백만대군과의 싸움에서 이기는 것이 훨씬 더 쉽다"

 

라고 했던 것은 그만큼 자신과의 싸움은 지독하게 끔찍스러움을 표현했던 말이다. 반복이라는 것이 그렇다는 말이다. 반복은 나와의 싸움이고 공부를 잘하기 위해서는 나와의 끔찍한 싸움인 반복과 맞서야 한다.

 

공부를 잘하기 위해 반복할 수밖에 없는 근거는 뇌과학적인 지식으로 설명할 수 있다. 우리가 어떤 지식을 체계적으로 완전히 익히기 위해서는 뇌가 서술적 학습시스템을 통해서 장기기억화 하는 과정을 알아야 한다. 공부를 한다는 것은 어떤 정보와 지식이 내용으로 기록되어 있는 책을 읽음으로써 그 내용을 이해하는 것이다. 

 

책을 한 번 읽는 것만으로 내용을 완전히 이해하고 기억할 수 있다면 얼마나 환상적이겠는가. 아무리 머리가 뛰어난 천재성을 가졌다 하더라도 책을 한 번 읽는 것으로 그 책의 내용을 정복해 버릴 수는 없다.

 

만약에 그런 사람이 있다면 정상적인 뇌의 구조를 가지고 있는 사람이 아닌 심각한 장애가 있음이 틀림이 없다. 왜냐하면 우리의 두뇌는 책의 내용을 완전히 이해하고 장기기억으로 저장하기까지는 단기기억의 과정을 거쳐 여러 신경시스템의 복잡한 처리과정에 의해 이루어지는 구조로 되어 있기 때문이다. 

 

우리가 어떤 책을 한 번 읽으면 그 자리에서 읽었던 내용들을 대충은 기억할 수 있다. 그러나 수십 분도 안 돼 그 기억은 사라지고 만다.

 

이렇게 수 분 또는 수십 분 정도로 짧게 기억되는 것을 '단기기억'이라고 한다. 단기기억이 장기기억으로 뇌에 저장되기 위해서는 어떤 글이나 말을 반복하여 읽거나 들어야 한다. 장기기억으로 저장되는 곳은 대뇌피질 여기저기에 존재하는 시냅스이다.

 

시냅스(synapse)는 신경세포와 신경세포가 연접하는 아주 작은 틈새의 접합부를 말한다.

 

우리 몸에서의 중추신경계와 말초신경계 간의 정보의 소통은 신경세포를 통해서 이루어지고, 많은 신경세포가 모여 회로를 구성하며 신경세포들끼리의 연접하는 부위를 시냅스라고 한다. 즉 시냅스에 의해 신경세포들끼리의 회로가 형성되는 것이다. 예를 들어 A 라는 신경세포가 B 라는 신경세포에 연결될 때 이 둘의 세포들 간에는 축삭말단과 수상돌기가 서로 연접하여 시냅스를 이룬다.

 

다시 말해서, 시냅스는 A 라는 신경세포의 축삭돌기 말단과 B 라는 신경세포의 수상돌기의 연결부분을 말하는 것이다. 그런데 축삭과 수상돌기와의 연결은 현미경적 수준에서 보면 접촉되어 있는 것이 아니라 작은 틈새를 이루고 있다. 이 틈새를 시냅스라고 한다.

 

신경세포들은 활동전위라라고 하는 전기신호로 정보를 소통한다.

 

A 라는 신경세포가 축삭을 통해 전기신호로 정보를 전송하면 B 라는 신경세포가 수상돌기를 통해서 그 정보를 받는다. 즉 축삭은 출력장치가 되고 수상돌기는 입력장치가 된다. 그런데 A 신경세포의 축삭을 통해 정보가 축삭말단에 이르면 그 곳은 B 신경세포의 수상돌기와 마주하는 작은 틈새 공간으로 이루어진 시냅스이다. 여기서는 A 신경세포의 축삭말단에서 신경전달물질이 분출되어 B 신경세포의 수상돌기를 자극하여 B 신경세포에서 전기신호가 일어나도록 자극한다.

 

이런 방식으로 A 신경세포가 B 신경세포에게 정보를 전달한다. 지금까지 설명한 시냅스의 개념이 좀 어렵겠지만 이 부분을 이해해야 시냅스에서 장기기억이 저장되는 메커니즘을 알 수 있다.

 

시냅스 이야기는 이 정도만 할 것이며, 우리가 공부한 내용이 장기기억으로 저장되는 곳이 바로 대뇌피질을 이루고 있는 신경세포들의 시냅스라는 사실을 기억하자.

 

당신이 흥미진진한 뇌과학을 공부한다고 치자. 뇌과학에 관한 교과서로 공부를 시작했다면 이 교과서를 읽어야만 할 것이다. 유감스럽게도 이 교과서를 한두 번 읽어서 이해할 수는 없다.

 

우선 전문용어의 어려움에 부닥칠 것인데 이런 것들을 해결하려면 생명과학에 관한 기초적인 다른 책들을 공부해야 할 것이다. 뇌과학 교과서를 몇 번 정도 읽으면 대충은 어떤 내용들인지 알 수 있다. 그러나 내용들을 완전하게 이해한 상태는 아니다. 이 상태를 '일화기억'이라고 한다.

 

다시 몇 번을 읽게되면 교과서의 내용을 이해할 수 있게 된다. 이 상태를 '의미기억'이라고 한다. 그러나 장기기억화되지는 않았다. 의미를 이해했다고 해서 공부를 중단하면 한 달도 못돼서 대부분을 망각해버리고 만다. 뇌과학을 공부하여 의미기억 상태까지에 이르렀을 때 공부한 것을 테스트하기 위해 즉시 시험을 볼 경우, 우수한 성적을 거둘 수 있으나 한 달 정도 지나서 시험을 보면 현저하게 성적이 떨어지게 될 것이다. 이유는 공부한 내용이 장기기억으로 처리되지 않았기 때문이다.

 

이런 게 벼락치기 공부의 효과이다. 만약에 시험문제가 단순한 문답식이 아닌 사고를 요하는 수준이라면 의미기억의 상태에서는 시험문제를 푸는 게 난감해진다. 그럼에도 불구하고 뇌과학 교과서를 수 차례 반복하여 읽어서 의미기억의 상태까지 이르게 되었을 때 많은 사람들은 공부할 거 다했다는 착각을 갖고 중단한다.

 

그러면 그 사람의 뇌과학 공부는 성공이 아니라 실패가 되고 만 것이다. 몇 개월 후면 공부한 내용들은 대부분 지워지고 대강의 내용들만이 흐릿한 장기기억의 흔적으로 남게될 뿐이다. 

 

뇌과학 교과서를 몇 번 읽어 그것의 내용들을 이해했을 때 이 상태에서 쉬지않고 다시 몇 번을 반복하여 교과서를 읽게되면 그제서야 뇌 안에 장기기억의 흔적으로 남기 시작한다.

 

이 상태를 '절차기억'이라고 하며 절차기억은 일화기억이나 의미기억과는 특별하게 단백질이라는 물질로 형태를 이루어 우리 몸의 일부분이 되는 것이다. 이런 것을 체화되었다고 한다.

 

의미기억과 같은 단기기억은 어떤 형태를 이룬 것이 아닌 연기와 같아 시간이 되면 흔적도 없이 사라지지만, 절차기억은 현미경적인 미세한 형태를 이루어 앞서 말했던 시냅스에 흔적으로 남게 되는 것이다. 다시 말해서, 시냅스의 틈새에 장기기억이 단백질의 한 형태로 형성되어 있는 것이다. 더 정확하게 말하면 정보를 받아들이는 입력장치인 신경세포의 수상돌기에 단백질로 된 가시의 형태로 생성된다. 이 모양을 전자현미경으로 관찰하면 마치 장미나무의 가지에 있는 가시처럼 보인다. 그래서 이것을 가시돌기(spine)라고 하며 이것이 죽어라고 반복하고 반복해서 공부한 내용들의 흔적인 장기기억의 형태인 것이다.

 

신경세포의 수상돌기에 가시라는 단백질이 만들어지기 위해서, 즉 장기기억의 형태로 만들어지기 위해서는 시냅스를 이루고 있는 신경세포들에게 대단히 강력한 임펄스가 일어나도록 자극하거나 아니면 임펄스가 매우 자주 일어나도록 자극해야만 한다.

 

여기서 임펄스는 신경세포들을 통해서 흐르는 전기신호로 이해하면 된다. 신경세포에서의 강력한 임펄스 또는 매우 빈번한 임펄스에 의한 자극이 신경세포체의 핵 안으로 전달되는 신호로 작용한다. 이 신호에 의해서 핵 안에서 가시돌기라는 단백질을 합성하기 위한 유전자의 전사가 일어나고 전사에 의해 만들어진 RNA가 가시돌기의 단백질을 만드는 사본이 된다.

 

이 사본으로 신경세포가 가시돌기, 즉 장기기억의 형태를 만드는 것이다. 과학자들은 뇌 안에서 단백질을 합성하는 데 방해가 되는 물질을 주입함으로써 장기기억이 형성되지 않는다는 사실을 통해 장기기억은 결국 물질의 한 형태를 이루는 구조임을 입증했다.

 

신경세포가 단백질을 만드는 과정을 이해하는 데 어려울 수 있으나 핵심은 신경세포가 강한 자극이나 매우 빈번한 자극을 받아야만이 단백질을 만드는 과정이 일어난다는 사실을 명심하면 된다.

 

우리가 공부한 내용을 장기기억화하기 위해서는 신경세포를 매우 빈번하게 자극해야만 가능하며 빈번한 자극이 바로 반복하고 반복하는 것이다. 거듭 말해서, 책의 어떤 내용을 완벽하게 암기하기 위해서 반복하고 반복하는 방식으로 공부한 내용이 입력되는 신경세포들을 빈번하게 자극해야 하는 것이다.

 

이같은 두뇌의 작동시스템으로 인해 뇌과학 교과서를 두세 번 읽어서 그 내용이 절대 장기기억화 되지 않는 이유이다. 신경세포가 평소보다 강한 자극이나 빈번한 자극이 가해진 상태를 '강화(consolidation)라고 하며, 장기기억화하기 위해서는 강화가 반드시 일어나야 한다.

 

반복하고 반복하는 것이 바로 강화이며 이랬을 때 시냅스의 수상돌기에서 장기기억의 형태인 가시돌기가 생기고 이들 가시돌기가 생기면 또 다른 신경세포와 회로를 잇게 된다. 

 

절차기억은 의미기억과는 달리 체화가 되었기 때문에 죽을 때까지 기억을 유지할 수 있다. 일화기억이나 의미기억이 절차기억, 즉 장기기억화 되기 위해서 신경세포에 강력한 임펄스를 흐르도록 자극하거나 아주 빈번하게 임펄스를 흐르도록 자극하면 된다고 앞서서 말했는데 빈번하게 임펄스를 일으키는 것은 반복이며, 강하게 임펄스를 일으키는 것은 충격적인 일에 의한 것이다. 예를 들어 하와이로 처음 여행가서 그 곳에서 겪었던 어떤 일들은 너무 인상적이서 단 한 번의 경험인데도 평생동안을 잊을 수 없는 것과 같다.

 

원래 절차기억이라는 말은 자동차 운전을 배운다거나 테니스를 한 번 익혀 놓으면 죽을 때까지 잊혀지지 않는 기억을 일컫는 말이나 글로 된 서술적인 내용들을 익힐 때 반복을 거듭함에 따라 서술적 기억들도 절차기억화 될 수 있기 때문에 기술적인 것을 익히는 것과 구별하지는 않는다.

 

서술적인 단기기억의 처리는 뇌 안의 신경시스템인 해마가 처리한다. 해마와 대뇌피질이 연결되어 해마에서 형성된 단기기억이 기억회로로 알려진 파페츠 회로를 통해서 대뇌피질로 입력된다. 파페츠 회로가 반복되는 자극이나 커다란 자극에 의해 증폭되면 파페츠회로와 연결된 대뇌피질의 신경세포들에서 가시돌기가 생성되는 것이다. 이것이 반복에 의해 단기기억이 장기기억화되는 뇌과학적인 메커니즘이다.

 

정보나 지식의 내용에 따라 다르기는 하지만 일반적으로 전문적인 정보와 지식을 장기기억화하기 위해서는 해당의 전문서적을 10회 이상을 반복해서 읽어야 한다.

 

그런데 여기서 다시 10회를 반복하여 읽게되면 뇌 안의 축적된 지식들 간에 통합되고 확장되는 일이 생기며 이로 인해서 시냅스가 확장하여 뇌의 회로가 더욱 복잡하게 형성된다.

 

이렇게 됨으로써 생각이 깊어지고 통찰력과 창의력을 가진 두뇌의 소유자가 된다. 어떤 정보나 지식들을 장기기억으로 저장한 상태에 머물러 있으면 아무런 가치가 없다.

 

장기기억의 상태에서 지속적으로 공부를 하면 장기기억은 무한한 창의력을 발휘하고 창조의 능력을 갖게 된다. 이러한 상태에서 시험을 치르게 되었을 때 시험문제가 아무리 어렵게 출제가 된다 하더라도 완벽하게 답안을 작성할 수 있다. 그래서 만점자가 나오게 되는 것이고 만점을 받은 사람은 공부를 반복하고 또 반복하는 지독한 인내심을 발휘했기 때문에 누릴 수 있는 영광이다. 요령을 피우는 사람들에게는 절대 있을 수 없는 일이다. 

           

공부를 잘하고 못하고는 흔히 말하는 머리의 좋고 나쁨에 달려 있는 것이 아니다. 반복하는 것을 견디느냐 못견디느냐에 달려 있다. 명문대학의 입시에 성공하기 위해서는 오랫동안 입시과목들을 인내력을 갖고 반복하는 공부를 해야만 한다.

 

반복하는 것이 죽기보다 싫어서 대부분 그렇게 못하니까 명문대학을 못가는 것이다. 결국은 명문대학에 들어가기 위해서는 자기와의 싸움에서 이겨야만 하는 것이다. 중고생들의 입시 뿐만 아니라 모든 분야가 인내력을 가진 꾸준한 노력만이 성공을 쟁취할 수 있다. 성공한 사람들의 이면에는 이처럼 자신과의 처절한 싸움을 해야하는 죽기보다 더 고통스러운 과정이 숨겨져 있다. 나폴레옹은

 

"괴로움을 견디려면 죽는 것보다 더 큰 용기가 필요하다"

 

고 말했듯이 괴로움을 견뎌내는 거룩한 용기는 반복이라는 끔찍한 과정에 도전할 수 있는 강인한 정신력이다. 

 

끝으로 마부작침(摩斧作針)에 관한 고사성어를 소개하며 글을 맺는다

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중국 당나라 때의 이태백이가 어린시절 공부를 하기 위해 산 속으로 들어갔다. 어느 날 공부에 싫증을 느끼고 산을 내려왔다. 산 아래의 개울가에 다다른 이태백은 바위에 대고 열심히 도끼를 갈고 있는 한 늙은이를 보게 되었다. 

 

"할머니, 지금 뭘하고 계세요?"

 

"바늘을 만들려고 도끼를 갈고 있다."

 

"그렇게 큰 도끼를 간다고 바늘이 될까요?"

 

"그럼, 되고말고. 중도에 그만두지만 않는다면..."

 

이태백은 할머니의 말에 깨우친 바가 있어 그 길로 다시 산으로 올라갔다. 그 후로 이태백이는 공부하는 게 힘들어 마음이 흐트러질 때마다 바늘을 만들기 위해 열심히 도끼를 갈던 할머니의 모습을 떠올려 채찍질했다고 한다

2018,1,20

[출처] 뇌과학 이야기: 공부 잘하는 법(장기기억의 해부학적 메커니즘)|작성자 우공