기억이라는 것은 그 특성과 시간경과에 따라 여러 가지 형태로 분류할 수 있다. 기억의 분류에 대하여는 인지과학자들 사이에서 오랫동안 논란의 대상이 되어 왔다. 간질환자의 처치과정에서 몇 가지 사실이 밝혀졌다. 심한 간질발작을 치료하기 위해 내측두엽을 절제한 결과 환자는 특정 형태의 정보 인식에 결함을 낸다는 것이 관찰되었다. 즉, 생활주변에서 일어나는 새로운 사건 또는 세상사에 관한 새로운 사실들에 대한 의식적 정보 수집능력에 결함을 나타냈는데, 소위 서술적 기억이라고 하는 형태의 기억에 대한 장애이다. 그러나 이 환자는 새로운 시각, 운동성, 재능 같은 다른 형태의 기억에는 장애가 없었다. 예를 들어 훈련을 거듭하면 거울에 비춰진 글을 읽을 수 있다. 이 예에서 학습과 기억에는 서술적 기억과 운동성 재능이라는 두 가지 형태가 있음을 알 수 있다. 이들은 서로 다른 신경계에 의해 운용될 것으로 생각된다.
선조체의 도파민 소실로 인한 퇴행성 신경질환인 파킨슨씨병 환자는 비서술적 기억에는 장애를 나타내나 서술적 기억은 비교적 정상으로 유지된다. 파킨슨씨병 환자는 서술적 기억은 정상이면서 여러 가지 형태의 재능학습에는 장애를 나타낸다는 사실은 잘 알려진 사실이다. 파킨슨씨병 환자에 있어서는 광범위한 운동장애가 있고 병변의 범위도 다양하다.
정상인에서 뇌의 기능적 자기공명영상을 이용하여 선조체 같은 구조가 재능학습에 특이적으로 관계한다는 증거를 얻기는 쉽지 않다. 원숭이의 내측두엽에 손상을 가하면 방금 전에 잠시 동안 제시했던 빛자극을 인식하는 능력에 현저한 장애를 나타낸다. 그러나 반복적인 학습으로 두 가지 빛자극 (이 중 하나에는 음식 보상이 따른다) 을 구별하는 능력을 점진적으로 획득한다. 이 경우는 연관학습이라고 할 수 있다. 빛자극에 대한 적절한 운동 선택의 학습에는 기억의 신경계가 영향을 미친다. 여기에는 측두피질과 선조체와의 신경연결이 관계된다고 생각할 수 있다.
선조체의 활성은 '강화' 또는 '교육' 신호를 전달하는 도파민성 신경계통에 의해 조절된다. 이 신경계통은 파킨슨씨병의 기능장애와 관계가 있다. 파킨슨씨병 환자와 측두엽 병변 환자에서 시각적 인식기억과 시각적 감별학습 검사를 시행한 결과에 의하면 측두엽 병변 환자에서는 인식장애가 있었던 반면 파킨슨씨병 환자에서는 감별학습에 장애가 있었다. 그러나 파킨슨씨병 환자에서는 서술적 기억 계통을 이용하여 감별학습문제를 풀 수 있었다. 즉, 연관문제학습보다 점진적 강화에 기초하는 학습이 덜 영향을 받는다고 생각된다.
파킨슨씨병 환자의 연관기억장애를 알아보는 "일기예보" 게임이라는 검사방법이 고안되었다. 4개의 카드에 주어진 그림을 근거로 하여 TV 화면에 나타날 일기를 예측하게 하는 것이다. 카드와 일기 사이에는 확률적 관계만 있다. 이 검사로 서술적 기억을 주로 사용하는 경우 문제해결능력에 현저한 장애를 나타낸다. 학습은 과업수행을 지배하는 복잡한 법칙에 대한 어떤 느낌을 갖게 되기까지는 처음에는 이것에 대한 주관적 인식이 없이 학습이 이루어진다. 따라서 파킨슨씨병 환자도 결국에 가서는 정상인 수준의 수행능력을 얻게 된다.
통상적인 형태의 학습에서와 마찬가지로 확률적 분류학습에는 연관과정에 있어서의 점진적 변화를 필요로 한다. 측두엽에서 처리되는 시각정보는 요구되는 학습의 타입에 따라 서로 다른 방식으로 취급된다. 이 학습의 결과 (기억) 는 특이적 기능을 갖는 서로 다른 신경계통에 분포한다. 이 중의 일부는 선조체의 특정 부위와 해부학적 연결을 갖는다. 파킨슨씨병 환자의 선택적인 장애를 운동감각, 인지, 주의 또는 정서의 전반적인 장애로 간주할 수는 없다. 물론 파킨슨씨병 환자의 감별장애는 L-DOPA 치료로 개선된다. 즉, 도파민 계통이 이 같은 종류의 기억장애에 관계된다는 것은 틀림없다. 다만 이 계통이 어떻게 확률적 분류와 관계되는지가 밝혀져야 한다. 선조체에 병인이 없는 파킨슨씨병 환자의 인지기능장애 연구가 실마리가 될 수도 있기 때문이다.
고전적 조건화와 사역적 조건화는 실험기법에 따른 연관학습의 분류이다. 한편 학습으로 습득한 지식의 타입에 따라 분류할 수도 있다. 즉, 한 가지는 특정한 개인적 경험 그리고 명백한 사실적 지식에 의한 학습이고 또 하나는 절차나 법칙에 관한 지식에 관계되는 학습을 들 수 있다. 흔히 학습으로 습득한 지식을 인출하는 방식에 따라 반사기억과 서술기억으로 분류한다.
반사기억은 절차기억이라고도 하며 자동적 또는 반사적 성질을 갖는 것으로 이것의 인출은 인식, 의식 또는 비교나 평가 같은 인지과정에 관계되지 않는다. 반사기억은 수많은 시행의 반복으로 서서히 축적된다. 반사기억은 피아노연주 같은 특정 과업의 수행을 향상시킨다. 그러나 서술적 문장의 표현은 향상시키기 힘들다. 반사기억은 운동재주 그리고 절차나 법칙의 학습으로 형성되는 것이다. 반사기억이 절차나 재주에만 국한되는 것은 아니다. 문장 서술과업도 충분히 반복하면 반사기억의 성격을 띨 수 있다. 비연합 기억인 습관화나 민감화 그리고 연합기억인 고전적 조건화가 이에 속하여 반사기억은 계통발생학적으로 서술기억보다 먼저 진화한 것이라 할 수 있다.
우선 대단히 단순한 신경계를 가진 동물의 신경세포에 있어서 학습에 수반되는 물리적 또는 화학적 변화를 알아보기로 한다. 신경계가 뇌를 이루어 더 광범하고 가소성인 학습능력을 갖는 동물에서는 물리적 또는 화학적 변화를 알아보는 일이 단순치 않다. 더욱이 인간의 뇌에 이르면 다른 포유동물과는 비교할 수 없을 정도로 복잡한 특징을 갖게 된다.
앞서 반사기억의 하나인 군소의 아가미수축반사의 습관화는 시냅스에서의 신경전달물질 감소로 일어난다고 하였다. 이직 신경전달물질 유리감소의 자세한 기전은 밝혀지지 않았다. 그러나 이 전달물질의 유리감소는 시냅스전 신경말단의 N-형 칼슘이온 통로의 활성감소에 의한다고 생각된다. 뉴런의 신경신호인 활동전압이라는 임펄스가 축삭을 따라 이동하여 신경말단에 도달하면 신경말단의 세포막 칼슘이온 통로를 통하여 세포내로 칼슘이 유입되고 이 칼슘이온은 전달물질 저장소포에 저장되었던 전달물질의 세포 외 유출을 야기함으로써 시냅스 후 세포로 신경신호전달이 이루어진다. 따라서 칼슘이온 통로의 활성이 감소하면 세포내로의 칼슘이온 유입이 감소하여 전달물질의 세포 외 유출이 감소하게 된다. 그러나 기억의 저장은 이 같은 시냅스에서의 동력학적 변화만으로 설명되지는 않으므로 형성되어 있는 신경연결의 강도에 있어서의 가소성 변화가 있을 것으로 생각된다.
서술기억은 그 습득과 인출에 의식이 관계된다. 즉, 비교, 평가, 추리같은 의식적 절차에 좌우되는 것이다. 서술기억에는 특정한 자서전적 사건 그리고 그것에 연관된 개인적 및 시간적 정보가 저장된다. 서술기억은 한 번의 경험으로도 형성될 수 있다. 그리고 앞서 지적했듯이 반복에 의해 반사기억의 성격을 띨 수 있다. 자동차운전을 처음 배울 때처럼 의식적 언어절차를 필요로 하지만 숙련되면 자동적 운동활동이 된다.
이들 두 가지 타입의 기억은 유아기에 경험한 사건이나 인물에 관한 것을 어른이 되었을 때 기억하지 못하는 것을 설명하는 데에도 한 몫을 한다. 쟝 피아지에는 인생의 초기 2 년간을 인지발달의 감각 운동기라고 하였다. 유아는 초기 2년간에 신체를 어떻게 움직일 것인지를 학습한다. 즉, 물건을 잡기 위해 손을 어떻게 쓸 것인지, 걸음마를 하려면 근육들을 어떻게 협동적으로 움직여야 하는지 또는 중력을 어떻게 처리해야 하는지 먼 곳에 있는 물건과 가까이 있는 것의 상대적 크기를 어떻게 판단할 것인지를 학습한다. 이 2 세까지의 유아에 있어 사람이나 물건은 유아의 감각운동행위와는 독립적인 것으로 그 자체로는 존재하지 않는 것이다. 이는 반사기억에 해당하는 것이고 유아는 물건이나 사건을 정신적으로 서술할 수 없으므로 서술기억은 불가능하다. 유아의 사고는 논리 이전의 것이라는 특성이 있으므로 연관관계의 이해는 무리라는 것이다.
사람의 강력한 학습은 연합이 가장 중요하다고 생각한다. 사람에게는 부수되는 어떤 것, 즉 가혹행위나 학대 따위와의 연합이다. 그 중요성은 파브로브의 개 실험으로도 분명하게 알 수 있다. 종소리에 뒤따라 고기냄새가 나는 훈련을 거듭하면, 개는 종소리가 나면 마치 고기냄새가 날 때와 같은 반응을 습득하게 된다. 즉, 개에게 있어서 이들 두 가지 사건은 별개의 것이 아니고 기억 속에 연결되어 있는 것이다. 사람도 이와 비슷하게 훈련할 수 있을까? 대부분의 복잡하고 기본적인 학습행동에 있어서 공통적인 세포 수준 또는 분자적 기전이 있을까? 만일 그렇다면 기억저장에 관계되는 특정 분자를 임상적으로 이용할 수 있을까? 그렇게 되면 기억 특이적인 약물을 가지고 학습된 자기 파괴적인 행동의 영구적인 재현 고리를 끊을 수 있을 것이다.
뇌의 여러 서로 다른 부위가 다양한 기억을 저장한다는 것은 틀림이 없다. 그렇지만 기억 기능에는 공통의 물리법칙 같은 공통된 원칙이 있을 수 있다고 생각한다. 동시에 또는 아주 근접하게 발생하는 사람의 감각의 모든 사건이 기억을 형성한다는 것이 일반법칙의 하나일 수 있다. 이 법칙은 번갯불, 천둥소리, 벌에 쏘임, 장미 냄새따위 단순한 것에서 학교의 첫날, 사랑하는 이와의 첫 포옹, 종교적 시각, 기적의 해결따위 복잡한 사건에 이르기까지 여러 가지 기억된 사건에 적용될 수 있다. 기억의 일반법칙은 우주에 관한 물리법칙을 만드는 방법을 사람에게 가르친다고 할 수 있다. 기억은 우리들 일상생활 속의 여러 사건들에 의해 다듬어진다. 그러나 기억은 우리가 그 같은 사건들에서 유도한 물리법칙에 의해 결정된다.
지능수집장치로서의 뇌는 동시에 감각된 사건들이 어떻게 서로 연관이 있는가를 기록하는 특수한 기능이 있다. 기억이란 뇌 안의 그들 관계의 기록이다. 뇌는 동시에 일어나는 사건들에 많이 접하게 될수록 뇌는 장래에 일어날 일의 예측능이 커진다. 적절한 반복에 의해 뇌는 100% 가능성을 예측하게 된다. 뇌는 실제적 확실성을 가지고 동시에 일어나는 사건들을 결정하여 왔다. 동물계의 모든 동물 중에서 사람은 가장 뛰어나고 정교한 가능성의 예측능력을 가졌으며 이 가능성을 근거로 예측하고 그 예측을 이용하여 선택이 이루어진다. 이것이 적응행동의 기본인 것이다. 대부분의 사건이 처음 뇌에 감각되었을 때는 그 가치가 불분명하다. 그 가치는 상황에 따라 극적으로 변할 수 있다.
생의 초기 기억에 대한 상황은 우리가 의지하는 사람에 의해 강력하게 결정된다. 부모의 의견과 바램이 우리가 경험으로부터 기억하는 것과 무거운 비중을 가지고 연계된다. 가족 내에서 어린아이의 뇌는 부모의 가치로 새겨진다. 대가족의 경우는 사회적 가치가 기억에 대한 상황에 영향을 미친다. 국가의 총합적인 기억이 역사의 흐름에 영향을 미칠 수 있다. 같은 문화적 관습, 수용된 행위 및 선입관에 젖어 있는 사람들은 세기에 걸쳐 기억된 경험들을 공유한다. 상황은 가족 내외의 권위자와 패거리에 의해 한 세대에서 다음 세대로 이어진다. 학습된 기록이 국가적 정체성의 실체를 이룬다. 개인의 기억은 사회의 의지 표현을 유도하고 가능하게 한다.
13세기 스페인의 종교지도자들은 유태인의 천 년이나 이어져 온 종교의식을 금했다. 이를 어겼을 경우 종교재판에 회부되거나 사형에 처해졌다. 유태인들은 세례를 받고 가톨릭으로 전향했으나 그들의 전통적 의식을 비밀리에 행하였다. 낮에는 가톨릭으로 행세하고 밤에는 그들의 기억에 귀를 기울였다. 스페인 제국이 사라진 후에도 세계 각지로 흩어진 유태인들은 그들의 전통의식을 계속하였다. 이제는 잘 알지도 못하고 별로 필요도 없는 의식이 계속되고 있다. 처참한 형벌의 기억이 한세대에서 다음세대로 무의식 속에 전승된 것이다. 애초의 상처가 아직도 집단의 행동에 영향을 미친 것이다. 우리는 모두 장래의 예측을 어기지 않으려는 강력한 욕구를 가지고 있다. 기억의 기본적 기능은 일어나는 사건의 가능성을 예측하고 평가하는 것이며 우리들 생활의 불확실성을 최소화하는 역할도 한다. 확률의 자료집을 가지고 우리가 예측할 수 없는 상황을 줄여 간다고 생각된다. 이들 기본확률이 우리를 평형에 이르게 한다. 매일 매일의 욕구를 익숙한 방법으로 만족시키고 우리의 예측이 충족되는 것이다.
학습된 예측이 충족되지 않았을 때 불안과 혼동이 따른다. 익숙한 상황을 찾아 확실성의 평형을 되찾으려는 시도가 새로운 상황을 찾아 이루려 하게 한다. 이민은 익숙지 않은 습관이나 언어 때문에 수개월 또는 수 년 동안 불편하고 혼돈스럽고 때로는 외로움을 느낀다. 과거의 가치관과의 사이에 갈등을 일으킨다. 과거의 확률이 충족되지 못한 것이다. 상황은 불안정하고 확실성은 희박하여 불안이 항상 따르게 된다.
호기심과 익숙한 것에 대한 욕구 사이의 긴장 (갈등) 은 생의 초기에는 무시할 정도다. 동물은 감각자극이 별다른 보상이 없더라도 그 자체로서의 이익을 취하려고 대단한 노력을 기울인다. 어린아이들은 다채로운 환경을 탐색하기를 즐긴다. 그들에게 주어지는 자극은 다양하고 풍부하나 기억된 과거와 경쟁할 일은 별로 없기 때문이다. 자라면서 신경계는 그 같은 자극의 지속적 주입을 필요로 한다. 그 중 일부는 어른이 되었을 때의 새로운 경험을 위한 욕구로 남는다. 호기심 많은 관찰자도 무질서에서 질서를 찾으려고 노력하고 혼돈에서 예측성을 찾으려고 노력한다. 일상생활에서와 마찬가지로 과학에 있어서도 경험은 확률과 기대의 자료집을 만들어 간다. 생애를 통한 호기심은 쉽게 풀리지 않는 역설에 직면하게 된다. 다른 사람들의 과거의 수많은 관찰 그리고 원초적인 호기심을 동원함으로써 생긴다. 관찰된 사실들의 새로운 합성은 다른 사람들의 의심할 바 없는 과거의 합성, 특히 확립된 사고방식에 집착하는 권위와는 전혀 관계없이 이루어진다. 사람들이 익숙한 기대, 가치관 또는 행동양식을 쉽게 바꾸려 하지 않는 것과 마찬가지로 과학자도 기존의 학설이나 기법을 쉽게 시인하지 않는 일은 드물다. 모험심과 호기심을 충족시키기 위해서는 절대절명이라는 상황이 필요할 수도 있다. 사람들은 강제되지 않으면 쉽게 변하려 하지 않는다. 사람들은 선택의 여지가 없는 경우가 아니면 새로운 아이디어나 새로운 방법을 쉽게 받아들이려 하지 않는다. 유태인, 위그너교도, 퀘이커교도, 청교도에게 그들의 종교가 허락되었다면 수백 년 동안의 조국을 등지고 떠돌아다니지 않았을 것이다. 불관용 때로는 박해가 그들 생활의 근본적인 변화를 가져왔다. 절망에 찬 초기의 경험은 기회를 잡으려는 의지를 키웠다.
