국내 연구진, 세계 최초 '렘수면' 구조 밝혀…치매 연구 기대

【서울=뉴시스】오동현 기자 = 국내 연구진이 세계최초로 개발한 실험용 쥐의 고해상도 뇌파맵을 이용해 미지의 영역인 '렘(REM)수면'의 비밀을 한 꺼풀 벗겼다.

 향후 치매를 비롯한 특정 질병과 수면 질환간의 연관성을 연구하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 한국과학기술연구원(KIST) 치매DTC융합연구단 최지현 박사연구팀은 보통 수면에서 관찰하기 어려운 뇌파를 만성수면부족 상태로부터 유도하는 방식으로 렘수면의 구조를 찾아냈다고 13일 밝혔다.

 인간은 일생의 3분의1을 수면으로 보내지만 왜 잠을 자는 지, 자는 동안 우리의 뇌에서는 어떤 일들이 일어나는 지에 대해서는 아직 명확히 밝혀진 바가 없다.

 특히 새벽에 주로 일어나는 렘수면 동안의 뇌는 깨어있을 때의 뇌처럼 활발하게 두뇌활동이 벌어지지만, 그 기능이 무엇인지에 대해서는 많은 연구가 이뤄지지 못했다.

 렘수면은 수면의 후반기에 나타나는 수면 단계로, 깨어있을 때와 비슷한 패턴의 뇌파가 관찰된다. 하지만 총 수면시간 중 상대적으로 적은 비중을 차지하고, 광범위하게 벌어지는 뇌 활동을 동시에 측정하는 것이 어려워 렘수면의 기능이 무엇인지는 잘 알려지지 않았다.

 이에 최지현 박사팀은 렘수면의 기능을 규명하기 위해 뇌파를 활용했다. 일반적으로 특정한 뇌파마다 그 역할이 알려져 있다. 대표적으로 수면 중 나타나는 크고 느린 뇌파는 뇌세포의 피로를 줄여주는 반면, 간헐적으로 작고 빠르게 나타나는 뇌파는 기억 형성 등의 뇌 활동을 반영하는 것으로 알려졌다.

 최지현 박사팀은 기능이 다른 뇌파를 동시에 감지하는 데 성공했다. 이를 통해 뇌의 전반적인 휴식이 증가함을 반영하는 느린 뇌파는 수면결핍 초기에 반응을 보이고 더 이상 변화가 없는 반면, 기억 형성을 담당하는 빠른 뇌파는 수면 박탈 기간 동안 지속적으로 반응하는 것을 관찰했다.

 이는 렘수면이 신경세포의 회복과 기억 형성에 동시에 기여함을 의미한다.

 이 외에도 연구팀은 렘수면 중 전두엽과 해마 간 신경회로가 있고, 수면박탈 기간 동안 이 회로의 신경활동이 점진적으로 증가하는 패턴을 관찰했다. 수면 중 비정상적으로 증대된 신경활동이 다음 날 기억 형성과정에 혼선을 줄 수 있는 바, 이는 만성 수면 결핍의 폐해를 예측하는 것으로 이해할 수 있다.

 최지현 박사는 "본 연구는 약물이나 유전자 변형 없이도 KIST에서 자체 개발한 고해상도 뇌파 맵을 이용해 얻은 결과"라며 "향후 치매를 비롯한 특정 질병과 수면 질환간의 연관성을 연구하는 데 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

 이번 연구결과는 세계적인 과학 학술지 '미국 국립과학원 회보'(PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences) 지난달 28일자 최신호에 게재됐다.

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