옛 소련의 심리학자 이안 파블로프는 개를 이용한 조건반사 실험으로 유명하다.

 개한테 먹이를 줄 때마다 반복적으로 종을 울리면, 나중엔 먹이 없이 종소리만 들려줘도 개가 침을 흘린다는 걸 입증했다. 이른바 '고전적 조건화' 이론이다.

 파블로프의 조건반사가 뇌에서 어떤 메커니즘을 통해 이뤄지는지를 영국 과학자들이 동물 실험에서 밝혀냈다. 파블로프의 조건 반사와 비슷한 현상은, 외국어 어휘 공부 등 다양한 학습 과정에서 나타난다.

 이 연구를 수행한 미국 뉴햄프셔 대의 천 쉬안 마오 신경생물학 조교수팀은 관련 논문을 미국실험생물학회지(FASEB Journal)에 발표했다.

 6일(현지시간) 온라인(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 연구팀은 장기기억 형성에 핵심적 기능을 하는 생쥐의 해마(hippocampus)를 면밀히 관찰해, 파블로프의 조건반사에 관여하는 작은 뉴런(신경세포) 그룹이 있다는 걸 확인했다. 이들 뉴런은 조건반사로 기억이 형성되는 동안 동기화된 활성 패턴을 보였다.

 천 교수는 "해마에는 수천만 개의 뉴런이 있지만 이런 학습 과정에 관련된 것은 아주 작은 부분"이라면서 "파블로프식 조건을 주기 전에 이들 뉴런은 혼란스러워 보일 만큼 높은 활성도를 보이기도 했지만 거의 협응하지 않았다"라고 말했다.

 반복적인 학습 훈련을 시작하면 뉴런의 활성도에 변화가 생겼다. 종소리 같은 조건 자극을 반복적으로 가하자 생쥐는 그 패턴을 인지하기 시작했고, 뇌의 뉴런도 고도로 활성화하면서 동기화(synchronization) 현상을 보였다.

 이런 활성 뉴런의 동기화가 없으면 생쥐는 조건반사 형태의 기억을 형성하거나 회복하지 못할 것으로 연구팀은 추정한다.

 천 교수는 "기억이 형성되는 동안에는, 서로 무관한 두 개의 사건을 연결하는 신경 회로가 뇌에 생기듯이 뉴런들이 하나처럼 움직이는 패턴을 보였다"라고 설명했다.

 고전적 조건 형성이 어떻게 뇌의 신경 연결을 형성하는지 기초적 메커니즘을 이해하면, 기억력 저하와 관련이 있는 치매, 자폐 스펙트럼 증후군, 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등의 치료법 개발이 빨라질 것으로 연구팀은 기대한다.