[주취논객] ⑮'사진 기억력'은 존재하지 않는다

더에듀 | 학문의 세계는 끊임없이 연구 결과를 내놓는다. 평생 배우는 전문직이자 평생학습의 모범이 되어야 할 교육자가 이런 연구를 계속 접하면 좋겠지만, 매일의 업무로 바쁜 일상에서 현실적으로 쉬운 일이 아니다. 이런 독자를 위해 주말 취미가 논문인 객원기자, 주취논객이 격주로 흥미롭고, 재미있고, 때로는 도발적인 시사점이 있는 연구를 주관적 칼럼을 통해 소개한다.

스 스트로마이어 3세(Charles Stromeyer III)와 조세프 프소트가(Joseph Psotka)가 1970년 네어처지에 게재한 '직관상 이미지의 상세한 질감(The Detailed Texture of Eidetic Images)' 연구 논문. (사진=네이처지)

흔히 드라마나 만화 등에서 천재적인 두뇌를 가진 캐릭터의 특성으로 장면을 사진을 찍듯이 기억하는 기억력을 묘사하고는 한다.

‘본 대로 말하라’의 차수영, ‘리멤버’의 서진우, ‘셜록’의 셜록 홈즈, ‘빅뱅 이론’의 셸든 쿠퍼, ‘슈츠’의 마이크 로스, 중증외상센터의 ‘백강혁’, ‘Q.E.D. 증명종료’의 토마 소, ‘의룡’의 아사다 류타로 등 열거하기도 벅차다.

이보다 조금 덜 직접적으로 표현했지만, ‘굿닥터’의 박시온, ‘이상한 변호사 우영우’의 우영우, ‘양들의 침묵’의 한니발 렉터도 이에 준하는 기억력을 가진 것처럼 보인다.

대중문화 속에서 자라난 허구

약 2년 전에는 예능 방송에서 어느 의사가 자신이 학창 시절에 “화학 원소 기호를 보면 바로 찍힌다”면서 다른 참가자의 ‘사진 기억력(photographic memory)’ 질문에 긍정하는 답변을 하기도 했다.

그런데, 결론부터 말하자면 ‘사진 기억력’이라는 것은 과학적으로는 존재하지 않는다. 그 사실을 누구보다 잘 알 수 있는 직업 중 하나인 의사가 그런 표현을 했다는 건 아무리 예능이라지만, 좀 과한 게 아니었나 싶다.

어느 정도로 허황된 이야기냐면, 최근 수십 년간 연구에서 ‘사진 기억력’을 대상으로 하는 연구 자체를 찾아볼 수 없다. 이미 터무니없는 걸로 밝혀져 그런 건 존재하지 않는다는 게 학계의 정설로 자리 잡았기 때문이다.

그런데도 많은 사람의 머릿속에 이 개념이 자리 잡은 건 순전히 대중문화 덕이다. 앞서 말한 소설, 만화, 영화, 드라마, 예능에서 인상적인 능력을 끊임없이 소재로 써먹으니, 뇌리에 남을 수밖에 없다.

그런데, 이 개념이 이렇게 전파된 과정을 살펴보면 더 어이가 없다. 이를 설명하기 위해 간단히 ‘사진 기억력’이 학계에 등장했다가 사라진 역사를 한 번 살펴보자.

데이터도, 설명도 부족한 부실한 연구

사실 ‘사진 기억력’ 혹은 ‘직관 기억력(eidetic memory)’ 관련 연구는 20세기 초 독일에서 한 차례 부흥기를 맞았다. 그러다 나치 집권기가 되면서 연구를 이끌던 학자가 나치 사상에 부역하게 된 데다 이렇다고 할 과학적 입증도 안 되면서 수면 밑으로 사라졌다.

그러다 1960~70년대에 다시 부흥기를 맞는다. ‘사진 기억력’의 가장 대표적 연구는 1970년에 네이처지에 실린 ‘직관상 이미지의 상세한 질감(The Detailed Texture of Eidetic Images)’이다. MIT와 하버드대 연구원이었던 찰스 스트로마이어 3세(Charles Stromeyer III)와 하버드대 연구원이었던 조세프 프소트가(Joseph Psotka)의 공동 연구이다.

이들은 ‘엘리자베스’라는 이름으로 연구에 등장한 23세의 여성 실험 대상에게 무작위로 찍힌 점이 있는 스트레오그램(random-dot stereogram)을 보여줬다.

스트레오그램은 두 눈에 따로 제시할 때, 두 개의 그림이 통합돼 한 개의 입체적인 그림으로 보이는 한 쌍의 그림인데, 벨라 줄레즈(Bela Julesz)라는 학자가 따로는 아무런 의미를 발견할 수 없는데 같이 보면 입체적 도형이 나타나는 무작위의 점으로 구성된 그림을 만들었고, 이를 이 실험에 사용했다.

첫째와 둘째 실험에 사용한 스테레오그램. 저화질로 스캔하고 캡처하면서 스테레오그램 효과는 잘 나타나지는 않는다.(사진=네이처지)

처음에는 한 쪽 눈에 한 그림을 보여주고, 10초 후 다른 쪽 눈에 다른 그림을 보여줬다. 이후 다른 그림으로 10분, 24시간의 간격을 두고 보여줬음에도 입체적 도형을 제대로 보고 설명했다.

이후 가로세로 백 개의 흑백 점으로 이뤄진 스트레오그램을 3일 후에, 가로세로 천 개의 흑백 점으로 이뤄진 스테레오그램을 4시간 후에 보여줘도 이를 해냈다.

여기까지 보면 정말 진귀한 발견이지만, 원문을 읽어보면 어떻게 이런 연구가 받아들여졌는지 의문일 정도로 부실하다.

왜냐하면 이 연구에 사용한 스트레오그램 실험은 다섯 번이지만, 공개한 스테레오그램은 두 개뿐이다. 물론 둘째 실험은 첫째 실험을 좌우만 바꿨으니 초기 세 번의 실험에 관한 자료는 있지만, 3일 후에 보여줬다는 그림이나 4시간 후에 보여줬다는 더 큰 그림은 뭔지 알 길이 없다.

뿐만이 아니다. 후속 실험의 방법론도 설명돼 있지 않다. 반면 방법론이 설명된 앞선 실험에서는 한 쪽 눈을 완전히 가리지 않은 허점과 연구자가 이미 정답을 알아서 결과에 간접적으로 영향을 끼쳤을 가능성도 그대로 노출된다.

한 미대생에게 홀렸던 하버드대 연구원?

이런 부실한 실험임에도 불구하고 저자들의 화려한 배경 때문인지, 연구의 참신함 때문인지, 아니면 단순히 편집진의 학문적 게으름 때문인지 이 논문은 네어처(Nature)지에 게재됐다.

이후 하버드대에서 이 네이처지 논문을 홍보하면서 ‘사진 기억력은 존재한다’는 자체 기사까지 생산하게 된다. 이후 세간에 일어난 결과는 우리가 눈으로 보고 있다.

그런데 흥미롭게도 여러 기록을 종합할 때 스트로마이어는 이후 곧 ‘엘리자베스’와 결혼하게 된다. 그러고는 홀연히 학계를 떠난다.

학계에서는 몇 번 후속 연구를 위해 이 실험을 재현하려는 시도가 있었지만, 성공한 적은 단 한 번도 없다. 심지어 ‘엘리자베스’에게 다시 실험에 응해달라는 요청도 있었지만, 단 한 번도 받아들여지지 않았다.

연구에서 엘리자베스는 강사이자 뛰어난 미술가로 소개되고 있고, 다른 글에서는 학생이자 강사라는 기술도 있다. 스트로마이어는 어떻게 그녀를 발견하고, 어떻게 결혼까지 하게 됐을까.

이미 알고 있던 관계였을까, 아니면 그 뛰어난 천재성 때문에 갑자기 눈에 띄어서 실험을 하고 결국 반하게 됐을까. 연구에는 어디에도 참여자를 공모하거나 물색했다는 기록도 없다.

반면, 프소트가는 이후 이 분야에 계속 연구에 매진하는데 단 한 번도 자신이 젊을 때 이룬 네이처지 등재의 쾌거를 언급하거나, 이후 잘못된 연구라는 비판에 대해 한 마디의 해명도 하지 않는다.

어떤 일이 실제로 있었는지는 아무도 모른다. 당사자 중 아무도 말하지 않으니까. 그렇지만 이 정도면 독자들의 상상력이 충분히 합리적 추론을 할 수 있으리라 생각한다.

항상 다른 가능성은 없는지 생각해 봐야 한다

그런데 부실한 논문과 실험자와 피험자의 미심쩍은 관계 외에도 이 연구에서 꼭 짚고 넘어가고 싶은 부분이 있다.

애초에 실험 설계 자체가 스테레오그램을 겹쳐 보는 능력이 반드시 이미지를 정확히 기억하는 것을 말하지 않는데 그 증거로 생각했다는 점이다.

사실 스테레오그램은 꼭 정확히 모든 이미지를 기억하지 않아도 입체 도형을 볼 수 있다. 일부의 누락이나 오류가 허용된다.

그러니 오히려 따로 봤을 때 정확한 두 이미지를 기억하는 능력보다 두 이미지를 생각 속으로 결합해 입체로 구성하는 능력이 뛰어나다는 결론에 다다르는 것이 더 합리적이다.

그런데 이런 오류는 이 실험 설계에만 있지 않다. 연구를 할 때나 읽을 때 꼭 고민해 봐야 하는 지점이다. 다른 원인이나 요인이나 효과가 있었던 건 아닌지.

그나마 실험 심리학은 변인 통제가 쉬운 편이지만, 사회 연구나 교육 연구에서는 더더군다나 모든 변인을 통제할 수 없기에 그나마 큰 영향을 끼쳤을 법한 변인들을 통계적으로 처리하는 과정을 거친다.

그런데 많은 연구가 실제로 크게 영향을 끼쳤을 법한 요인을 처리하는 일을 빼먹기도 한다. 남들 눈에 보여도 연구자의 생각이 거기까지 미치지 못하기 때문이다.

쉬운 예로 지하철에서 승객이 선택하는 앉을 자리를 통해 심리적 거리감을 확인하는 관찰 실험이 있었다. 실험에 따르면, 승객은 끝자리부터 앉고, 양 끝이 채워졌으면 가운데 자리를 앉는 등 최대한 다른 승객과 멀리 앉는다는 것이었다.

그런데 여기서 고려 못 한 요인이 있다. 바로 기댈 곳이다. 관찰은 비어 있고 사람이 적은 시간대에 하기 위해 새벽 지하철에서 이뤄졌고, 그 시간대에 가장 기댈 곳이 많은 곳이 양 끝이고, 그다음이 가운데였다. 심리적 거리감이 아니라 기대고 쉬면서 가고 싶어서일 수 있는데 쉽사리 그렇게 결론을 내린 것이었다.

연구는 한 명의 천재가 아닌 학계가 함께 쌓는 탑

물론 앞서 말했듯 영향을 끼치는 모든 변인을 통제할 수도 없고, 처리할 수도 없고, 심지어 찾아낼 수도 없다. 그래서 그런 처리를 못 했다고 해서 잘못된 연구로 치부하지는 않는다.

학문의 세계는 한 발짝씩 앞선 사람의 발길에서 더 나아가는 것이기 때문에, 이 역시 한 발짝이 된다. 다른 연구자가 여기서 놓친 부분이 보이면 그걸 포함해 검증할 수 있고.

아니면 해당 실험이나 관찰의 조건은 똑같이 하되, 다른 상황에서 재현해봤을 때 그대로 되지 않는다면, 뭔가 다른 요인이 있을 수도 있다고 추론할 수 있어 또 그 요인을 찾는 연구가 시작될 수 있다.

이 연재 초기에 언급했던 마인드셋 연구가 그렇다. 결국 재현이 되지 않으면서, 그 원인이 실험자인 드웩의 능력에 기인한 것일 가능성이 제기됐다. 그런데 드웩은 자신이 재현하기라도 했고, 효과가 전혀 재현된 적이 없는 게 아니었으니 다른 가능성을 생각한 것이다.

오늘의 연구도 결국 단 한 번도 재현이 되지 않은 데다 방법론조차 부실했으니 신빙성은 추락할 수밖에 없었다. 유사한 실험도 전혀 재현되지 않았으니 실험 설계가 다른 데서 찾아야 할 원인을 잠롯 찾고 있었는지 아닌지는 논의할 필요조차 없었다.

허상의 종지부를 찍은 연구

아무튼 실험의 재현이 수년간 단 한 번도 이뤄지지 않자, 이 연구는 논문 그 자체의 부실함과는 별개로 재현이 절대 불가능하며 단 한 명의 실험 대상으로만 나온 결과라는 이유로 학문적 사실로 받아들이기 어렵게 된다.

그런 가운데 나온 존 메리트(John Merritt)의 연구가 결정타를 날리게 된다. 당시 존 메리트는 예일대 의대 정신의학과 소속이었다.

다만, 그가 미국의 뇌 과학 학술지인 ‘행동과 뇌 과학(Behavioral and Brain Sciences)’에 발표한 ‘백만 명 중에 한 명도 없다: 신문과 잡지에 실린 객관적 검사를 이용한 직관 능력에 관한 대규모 진단의 결과(None in a million: results of mass screening for eidetic ability using objective tests published in newspapers and magazines)’가 남아 있다.

온라인으로 원문을 열람할 수는 없었지만, 알려진 내용만 간단히 언급하겠다.

메리트는 신문과 잡지에 광고를 냈고 약 백만 명의 독자 중 3만 명이 사진 기억력을 갖고 있다며 실험에 응했다. 그는 스트로마이어가 사용한 것과 같은 스트레오그램 실험을 시행했는데, 3만 명 중 단 한 명도 검사를 통과하지 못했다. 이후 ‘사진 기억력’이라는 개념은 학문의 대상에서 사라져 갔다.

‘사진 기억력’은 없지만, ‘직관 기억력’은 있다?

‘사진 기억력’은 대중문화의 영역으로 넘어갔지만, 앞서 몇 번 나온 표현이지만, ‘직관 기억력(eidetic memory)’은 학문의 영역에서 완전히 사라지지 않았다.

그리 인기 있는 분야는 아니지만, 이따금씩 연구가 되고 있으며, 특히 뇌과학의 발달과 뇌신경 발달 장애에 대한 인식의 증가로 뇌 기능에 관한 연구가 활발해지면서 요즘은 연구가 꽤 나오고 있다.

주변에서 우리가 느낄 때 ‘사진 기억력’이 있는 것처럼 느껴지는 사람이 있다면 아마도 ‘직관 기억력’이 있다고 봐야 할 것이다.

다만, 원래는 유사한 개념으로 시작했지만, 요즘 말하는 직관 기억력은 사진 기억력과는 크게 다르다. 몇 가지만 짚자면 ▲시각적으로 ‘모든 것’을 기억하는 게 아니라 아주 상세히 기억 ▲어느 정도의 왜곡 존재 ▲기억의 기간은 보통 수 분에 한정 ▲12세 이하의 아동 2~10% 중 일부에 발현 등이다.

매우 제한적인 조건의 우수한 시각적 기억력 정도이다. 물론 이 정도도 사실 옆에서 보면 놀라울 수 있다. 경우에 따라 수 분보다 더 길게 기억하는 특이 사례도 보고됐고, 자폐인 중에는 12세 이후에도 유사한 능력을 유지하는 경우도 있다고 하니, 그런 사람을 봤다면 놀라울 법도 하다.

종종 단순히 뛰어난 기억력을 직관 기억과 오인할 수도 있는데, 메리트의 연구와 함께 당시 ‘행동과 뇌 과학지’에 글을 실은 랠프 하버(Ralph Haber) 일리노이대 교수가 고안한 방법으로 이를 구분할 수 있다.

하버 교수는 당시 글에서 자신이 나치 때 “이미 죽은 ‘직관 기억력’이라는 주제를 잘못된 이유로 되살렸다”고 하는 한편, “퇴마사가 필요한 유령”이라는 표현을 쓰는 등 사람들이 생각하는 그런 직관 기억력의 존재를 의심했다.

그럼에도 관련된 연구를 1960~1970년대까지 집중적으로 한 그는 수많은 실험의 결과 실제로 소수의 아동에게는 매우 강한 시각적 기억력이 존재한다는 것을 확신했다.

그의 관찰에 의하면 단순히 좋은 기억력이 아닌 직관 기억력을 가진 아동은 이미지를 치우고 이미지의 내용에 관한 기술을 시켰을 때 눈으로 이미지가 있던 각 세부 위치를 따라가며 기술했다. 단순히 기억력이 좋은 아동은 그러지 않았다.

아이들은 세상을 좀 더 있는 그대로 본다

현재 세계 심리학 연구의 기준인 미국 심리학회에서도 고도의 시각적 기억력의 존재는 인정하지만, 사진 기억력은 대중문화의 미신으로 취급한다.

그렇기에 직관 기억에 관한 연구가 계속 이어지고 있지만, 초점은 어떤 천재적 특성이나 그런 특성을 가진 천재를 찾는 데 있지 않다. 요즘의 연구는 뇌MRI를 중심으로 하기에 오히려 뇌 기능을 설명하고, 뇌 발달의 과정을 설명하는 데 직관 기억을 가진 아동에 관한 연구가 이용된다.

몇몇 연구의 요약을 읽었지만, 한 부분, 한 부분을 일일이 소개하기보다는 간략히 요약해 보겠다. 직관 기억과 같은 강한 시각적 기억이 아동기에만 나타나는 것은 본 것을 시각화하는 경향이 성장하면서 줄어들기 때문이다.

2024년에 행해진 한 연구에 따르면 아동이 성인보다 불필요한 시각적 기억을 많이 하고 성인은 상세한 시각적 정보 대신 개념을 기억하는 선택적 기억이 발달한다고 한다.

전반적인 시각적 느낌에 의존하는 아동기보다는 맥락에 따라, 추상화하고, 요약해서 기억하는 것이 효율적이기 때문이다. 실제로 이런 변화 과정을 분자적 변형의 수준에서까지 관찰했다.

물론 여기서 말하는 분자적 변형이라는 건 분자 단위의 화학적 반응을 말하는 건 아니고, 예를 들어 뇌의 시냅스나 신경전달물질, 이에 관여하는 단백질이 변한다는 얘기다.

사실은 불편한 능력일 수도

이 외에도 뇌전증, 자폐, 과잉 심상화(Hyperphantasia), 공감각(Synesthesia) 현상 등 뇌신경 다양성을 가진 경우 뇌의 특정 부위의 기능 차이 때문에 이런 시각적 기억력을 유지하고 있는 경우도 관찰됐다. 이런 관찰은 대부분 전형적이지 않은 뇌 기능을 가진 경우 나타났다.

특히 공감각 기능이 강한 사람들이 시각적 정보를 처리하는 방식은 하버가 연구했던 직관 기억력 소유자들과 매우 유사했다. 이런 현상은 과도하게 연결된 시각 피질 때문에 일어난다는 연구도 있었다.

또한, 자폐인 중 일부는 입력되는 자극과 저장하는 정보가 거의 직접 대응하는 사실적 매핑(Veridical Mapping)을 하는데, 말하자면 정보의 가지치기가 전혀 없이 의미 없는 정보도 다 인식하고 기억하기 때문에 가끔 직관 기억력과 유사한 모습을 보인다는 것이다. 결국, 정보의 가지치기를 못 하기 때문에 생기는 현상이기도 하다.

이렇게 가지치기를 못 해서 유지되는 직관 기억력은 사실 꼭 좋은 게 아니다. 가지치기를 해서 유형화, 추상화를 해서 효율적으로 사실을 기억하고 인출하고 해석하기 어렵기 때문이다.

예를 들어 상황의 단면만 보고 어떤 상황인지 인식하지 못한다, 일반인은 예전에 본 상황과 비슷하니 대충 같다고 생각하지만, 구체적인 부분이 다른 걸 기억하는 사람에게는 다른 상황이 되기 때문이다. 정확하고 상세한 기억력을 얻지만, 그 때문에 겪는 고통도 큰 셈이다.

정확하지 못한 기억력은 어쩌면 세상을 어른으로서 살아가기 위해 습득한 효율적 시스템의 다른 면일지도 모른다.

이번 논문을 더 자세히 읽고 싶은 독자를 위한 링크는 아래와 같다.

The Detailed Texture of Eidetic Images

None in a million: results of mass screening for eidetic ability using objective tests published in newspapers and magazines*

_{*해당 논문은 캠브리지대 출판사 자료 접근 권한이 없어 이 링크에서 직접 열람해보지 못해 링크가 정확하다는 보장은 없다.}

추가적으로 위에 언급한 내용들을 담고 있는 요즘 연구 논문 몇 편을 링크한다.

Children exhibit superior memory for attended but outdated information compared to adults

A shift in the mechanisms controlling hippocampal engram formation during brain maturation

Highly superior autobiographical memory in aging: A single case study

Veridical mapping in the development of exceptional autistic abilities