왜 잠을 자면 기억이 강화될까?

 

왜 잠을 자면 기억이 강화될까?

==수면 연구자 “논렘수면과 렘수면 모두 중요”==

 

 

수면 중에는 기억의 고정과 강화가 이루어진다고 알려져 있으며, 잠을 자는 것은 기억과 매우 깊은 관련이 있습니다. 그렇다면 어떤 메커니즘으로 기억이 강화되는 것일까요? 나고야시립대학 교수인 구메 가즈히코 씨는 “두 가지 가설이 있다”고 말합니다. 그의 신간 『뇌가 없는데도 해파리도 잠을 잔다 ― 생물에 깃든 ‘수면’의 수수께끼에 다가가다』(아사히신문출판)에서 발췌·재구성하여 ‘수면과 기억의 관계’를 소개합니다.

 

그렇다면 기억의 강화는 어떤 메커니즘으로 이루어질까요?

 

현재 두 가지 가설이 있습니다.

 

첫 번째는 앞서 소개한 ‘리플레이(Replay) 가설’입니다. 이는 수면 중에 깨어 있을 때와 동일한 신경 회로가 다시 활성화되면서 기억이 강화된다는 이론입니다. 쉽게 말해, 잠자는 동안 뇌가 복습을 한다는 설명입니다.

두 번째는 ‘시냅스 가설’, 또는 ‘시냅스 항상성 가설’이라 불리는 것입니다. 깨어 있는 동안에는 시냅스가 활발하게 활동하기 때문에, 잠자는 동안에는 시냅스 활동을 억제해 원래 상태로 되돌릴 필요가 있습니다. 그러나 낮 동안 특히 활성화된 부분만은 잊히지 않도록 가중치를 두어 유지된다는 이론입니다.

 

예를 들어 시냅스의 활성도가 원래 100이었다고 가정해 보겠습니다. 낮 동안 특별히 활성화되지 않은 시냅스는 잠을 자고 나면 약해져 80 정도로 줄어듭니다. 반면 활동을 통해 150까지 강해진 시냅스는 조금 약해지더라도 약 120 정도로 남아 결과적으로 강화됩니다. 이렇게 밤 사이에 시냅스의 전체 규모가 줄어드는 ‘다운스케일링’이 일어난다는 것이 시냅스 가설입니다.

다만 수면 중에 시냅스 억제가 일어나지 않는다는 연구도 있습니다.

2014년에 보고된 연구에서는 훈련을 받은 쥐와 받지 않은 쥐의 뇌 시냅스를 비교했는데, 훈련 후에는 이전에는 없던 수상돌기 스파인(dendritic spine)의 수가 증가했습니다. 이는 뇌에서 정보 전달에 중요한 구조로, 이 구조가 늘어나면서 세포 간 전달 효율이 높아졌다는 결과였습니다.

 

이처럼 수면과 기억에 관한 연구는 세계 여러 연구실에서 다양하게 이루어지고 있으며, 기억의 고정과 강화에 수면이 필수적이라는 점은 거의 모든 연구자가 동의하고 있습니다.

또한 논렘수면과 렘수면 모두 중요하다는 것이 현재의 공통된 견해입니다.
논렘수면에서는 해마에서 발생하는 예파 리플(sharp-wave ripple)이, 렘수면에서는 해마의 세타파(θ파)와 뇌간의 교뇌(pons)에서 발생하는 P파가 기억의 고정에 중요한 역할을 한다고 알려져 있습니다.

 

최근 연구에서는 렘수면 동안 광유전학(optogenetics)을 이용해 세타파를 억제한 쥐는 공간 기억을 형성하지 못한다는 사실도 밝혀졌습니다.

물론 기억의 고정뿐 아니라 트라우마로 이어질 수 있는 기억은 적절히 지워지는 것도 중요합니다. 그러나 수면 중에 어떤 기억이 선택적으로 삭제되는지 등 세밀한 조절 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았습니다.

또한 렘수면의 P파는 해마의 뇌파와 협력하여 작용하는 반면, 논렘수면의 P파는 해마의 뇌파를 억제한다는 연구도 있습니다. 즉 논렘수면과 렘수면은 기억 고정 과정에서 서로 상반된 역할을 할 가능성도 제기되고 있습니다.

이처럼 기억과 수면의 관계에는 아직 밝혀지지 않은 부분이 매우 많다는 것이 현재의 상황입니다.

※ 아사히선서 『뇌가 없는데도 해파리도 잠을 잔다 ― 생물에 깃든 ‘수면’의 수수께끼에 다가가다』(아사히신문출판)에서 발췌

 

* 자료출처=AERA Digital

* 저자=구메가즈히코((粂和彦)

* 일본어원문=なぜ眠ると記憶が強化される？睡眠研究者「ノンレム睡眠、レム睡眠いずれも大切」

* 출처=https://dot.asahi.com› articles

(3월 6일 17:00 게재)