제1저자 니콜라스 데페로이스는 “밤에 꿈을 꾸는 것은 낮에 새로운 경험을 쌓는 것만큼이나 두뇌에 중요할 수 있다”면서 “새로운 정보를 인식하면서 깨어 있는 시간이 하루 중 3분의 2라면, 유입되는 정보 없이 잠 자는 시간이 하루 중 3분의 1이란 점을 생각해보라”고 말했다.
연구팀은 꿈이 발생하는 렘(REM) 수면이 정신을 명료하게 유지하는 데 중요하다는 점을 강조했다. 렘 수면이란 빠른 안구운동이 일어나는 기간인데, 수면 주기의 마지막 단계로서 잠든 지 60~90분경 발생한다.
한 숨도 못자고 하루밤을 보낸 적이 있다면 온종일 특정한 사건을 기억하거나 새로운 정보를 유지하는 것이 어렵다는 사실을 알 수 있다. 수면 전문가들에 의하면 렘 수면은 기억을 통합하는데 필수적이다. 렘 수면이 부족하면 최근 배운 사물이나 개념을 기억하는 데 문제가 발생할 수 있다. 뇌는 특히 렘수면을 좋아한다. 수면 부족인 사람들에게 잠을 자게 하면 평소보다 렘 수면에서 더 많은 시간을 보낸다.
꿈의 정확한 역할은 불분명하지만 꿈을 꾸는 잠재적 이유는 뇌 안에 연결을 만들고 강화하기 위한 것으로 알려져 있다. 조기 뇌 발달에 도움을 주기 위해 하루에 18~20시간 이상을 잠자는 유아들을 보면 짐작할 수 있다. 아기들이 잠자는 시간 중 50%는 렘 수면이 차지한다. 유아들이 잠 자는 동안 꿈의 이미지가 뇌의 새로운 신경학적 연결을 발달시키는 데 도움이 되는 것으로 생각된다.
이와 관련, 데페로이스는 인간이 유아기 이후에도 꿈을 계속 꾸는데는 과학적 목적이 있을 수 있다고 제안한다. 이번 연구에서는 이상한 영화처럼 느껴지는 꿈에 대한 답을 찾고자 했다. 그는 꿈이 가상 경험을 만들어 뇌가 세상에 대해 배우는 것을 돕는다는 가설을 세웠다. 꿈은 하나의 기억에서 올 수도 있고, 관계가 없는 다양한 기억의 그물망에서 올 수도 있다.
연구팀은 사람들이 잠잘 때 겪는 가상 경험을 시뮬레이션하기 위해 인공지능을 사용했다. 인간에게 직접 실험되지 않았지만, 이번 연구 모델이 행동과 신경 수준에서 예측을 하는 데 효과적이라는 설명이다.
연구 모델이 ‘깨어있는 상태’에 있는 동안 보트부터 개에 이르는 다양한 사진을 보여주었다. 모델의 비렘 수면에서 뇌의 활동은 조용해지고, 뇌가 이전에 제시된 자극을 반복한다는 것을 보여주었다. 렘 수면에서는 불규칙하고 역동적인 뇌 활동이 사람이 꿈 꾸고 있다는 신호를 보낸다. 모델의 렘 수면 상태에서 사물은 서로 융합되고 더 얽혔다.
비렘 수면과 렘수면 모두 장기기억을 학습하고 저장하는 데 중요하다. 이번 연구모델에서 렘수면을 제거하거나 꿈을 덜 창의적으로 만들면 나중에 사물을 식별하는 정확도가 떨어졌다.
이 결과는 꿈이 특정한 기억을 간직하기 위해 사용되는 것이 아니라, 오히려 생생한 꿈을 통해 기억을 합치는 것이 두뇌가 생각을 정리하는 데 도움이 된다는 것을 시사한다. 데페로이스는 “이것은 왜 꿈이 삶의 다른 에피소드에서 가져온 요소를 창의적으로 연결하는지에 대한 힌트를 제공한다”고 말했다.
이번 연구는 임상 연구가 아니라서 꿈이 학습에 필수적이라고 단정하기는 이르지만, 연구팀은 꿈이 우리가 새로운 개념과 기술을 배울 때 두뇌를 재구성하는 것과 관련이 있다고 말한다.
연구는 《e라이프》에 실렸다. 원제는 ‘Learning Cortical Representations Through Perturbed and Adverserial Dreaming’.
