잠자는 동안 뇌는 소리를 어떻게 받아들일까

 

잠에 빠져있는 동안에도 뇌는 귀를 통해 들어온 소리를 처리할까? 최신 연구에 따르면 잠의 깊이에 따라 소리를 처리하는 방식이 달라진다. 이는 향후 학습에도 응용이 가능할 것으로 보인다.

프랑스 고등교육기관인 ‘에콜 노르말 쉬페리외르(Ecole Normale Superieure)’ 신경과학과 연구팀이 최근 수면단계에 따라 뇌가 외부세계에서 들어온 정보를 어떻게 처리하는지 살폈다.

이번 연구결과에 따르면 오후시간 잠깐 자는 낮잠처럼 가벼운 수면에 빠졌을 때는 뇌가 외부에서 들어온 소리를 처리하고 학습한다. 하지만 깊은 잠으로 빠져들수록 상황은 달라진다. 가벼운 잠, 깊은 잠, 꿈꾸는 잠 등 수면단계에 따라 뇌가 소리를 처리하는 방식이 다르다는 것이다.

각 수면단계의 차이점을 이해하는 일은 학습효과를 최적화하는 방법을 고안해낼 때 도움이 될 것으로 보인다는 게 연구팀의 견해다. 가령 낮잠에 빠져 나태한 시간을 보낼 때 새로운 것을 학습할 수 있도록 만들 수 있다는 의미다.

과학자들은 깊은 수면에 빠진 상태에서도 뇌가 외부세계와 완전히 단절되지는 않을 것으로 보고 있다. 진화론적인 관점에서 봤을 때 항상 포식자로부터 도망칠 여지를 마련해둬야 했기 때문일 것이라는 설명이다. 이번 연구팀은 큰 소리나 익숙한 소리 외에도 수면을 취하는 동안 다양한 소리를 처리할 수 있을 것으로 보았다.

잠에 빠진 사람은 움직이지도 않고 말을 하지도 않지만 뇌전도 신호를 측정하면 뇌 속에서 벌어지는 일은 확인할 수 있다. 연구팀이 이 같은 확인을 해본 결과, 뇌 부위 중 운동피질 영역이 활성화된다는 점을 확인했다. 잠든 상태이기 때문에 실질적인 행동이 촉발되진 않지만 이 부위가 활성화되긴 한다는 것이다.

이를 확인하기 위해 연구팀은 실험참가자들이 가벼운 잠에 빠졌을 때 단어들을 들려줬다. 그러자 실험참가자들의 뇌는 이 단어들을 분류해 적당한 카테고리로 포함시키는 작업을 진행했다. 단 깨어난 이후에는 이 같은 단어를 학습했다는 사실을 인지하지 못했다.

연구팀은 실험참가자들이 좀 더 깊은 잠에 빠졌을 때도 이 같은 일이 벌어지는지 확인했다. 그 결과, 가벼운 잠에서 깊은 잠으로 전환된 이후로는 더 이상 단어 처리 과정이 일어나지 않았다. 가벼운 잠에서 활성화됐던 뇌 영역이 비활성화된 것이다.

꿈꾸는 수면단계로 넘어갈 때도 마찬가지였다. 렘 수면단계로 넘어간 사람들의 뇌 역시 단어 처리 과정을 진행하지 않았다. 연구팀은 이 지점을 놀랍게 생각했다. 렘수면을 취하는 동안 일어나는 뇌 활동은 깨어있을 때와 유사한 경향을 보이기 때문이다. 즉 렘수면 상태일 때는 마치 의식이 있는 것 같은 상태를 보이지만 실질적으로는 외부세계에서 들어오는 정보를 차단하는 것으로 보인다는 설명이다.

이 같은 연구결과를 통해 볼 때 낮잠처럼 가벼운 잠을 잘 때가 학습하기 가장 좋은 수면단계일 것으로 보인다. 비록 잠이 깬 이후에는 단어를 학습했단 사실을 기억하지 못했지만 머릿속 어딘가 분명 그 흔적이 남아있을 것이라는 설명이다. 이번 연구결과는 ‘신경과학저널(Journal of Neuroscience)’에 발표됐다.

문세영 기자 pomy80@kormedi.com

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