잠을 적게 자면 주의력이 떨어지고 반응 속도도 느려진다. 야근으로 잠을 거의 자지 못한 다음 날에는 하루 종일 멍한 상태가 계속되기도 한다. 머릿속이 뿌옇게 흐려지고, 집중해야 할 순간에 정신이 딴 데로 쏠리는 경우가 많다.
모든 사람이 느끼는 이러한 현상은 뇌의 자정 활동 때문이다. 《네이처 신경과학(Nature Neuroscience)》에 실린 연구에 따르면 수면이 부족하면 뇌는 수면 중에 일반적으로 나타나는 뇌척수액 펄스를 유발하여 일시적인 주의력 저하를 유발한다. 이러한 현상에 대해 연구진은 “뇌가 수면을 절실히 필요로 하기 때문에 인지 기능을 회복하기 위해 수면과 유사한 상태로 들어가려고 최선을 다하는 것이다”라고 설명했다.
미국 MIT 연구진은 26명의 참가자를 대상으로 두 번의 검사를 했다. 한 번은 실험실에서 수면 부족을 겪은 후, 그리고 다른 한 번은 충분한 휴식을 취한 후였다.
참가자들이 아침에 수면 부족의 영향을 평가하는 데 일반적으로 사용되는 작업을 수행하는 동안 연구진은 참가자의 뇌와 신체 기능을 측정했다. 이를 위해 참가자들은 작업을 수행하는 동안 뇌파를 기록할 수 있는 뇌파전도(EEG) 모자를 착용했다.
연구진은 자기공명영상(fMRI)을 변형해 뇌의 혈중 산소포화도뿐만 아니라 뇌 안팎으로 흐르는 뇌척수액(CSF)의 흐름까지 측정했다. 또 참가자의 심박수, 호흡수, 동공 직경도 측정했다.
참가자들은 아침에 수면 부족의 영향을 평가하는 데 일반적으로 사용되는 과제를 수행했다. 하나는 시각 과제이고 다른 하나는 청각 과제였다. 시각 과제를 할 때 참가자들은 고정된 십자가가 있는 화면을 보고, 십자가가 사각형으로 바뀔 때마다 버튼을 눌렀다. 청각 과제를 할 때는 삐 소리를 들으면 버튼을 눌렀다.
예상대로 수면 부족 참가자들은 충분한 휴식을 취한 참가자들보다 과제에서 훨씬 낮은 성적을 보였다. 반응 속도가 더 느렸고, 일부 자극에 대해서는 참가자들이 변화를 전혀 인지하지 못했다.
이러한 주의력 상실 동안 발생하는 여러 생리적 변화를 분석한 결과 주의력 상실이 발생하는 순간 뇌에서 뇌척수액(CSF)이 유출됐다. 각 유출 후, CSF는 뇌로 다시 유입됐다. 연구진은 “주의력이 약해지는 순간, 뇌척수액이 뇌에서 바깥쪽으로 배출되고, 주의력이 회복되면 다시 안으로 들어오게 된다”라고 설명했다.
뇌척수액(CSF)이 뇌 밖으로 흘러 나가는 것은 일반적으로 수면 중에 발생하며 낮 동안 축적된 노폐물을 씻어내는 데 도움이 된다. 이러한 세척은 건강하고 정상적으로 기능하는 뇌를 유지하는 데 필수적인 것으로 여겨진다.
연구진은 “수면이 부족하면 신체는 뇌척수액 흐름을 촉진해 이러한 정화 과정을 따라잡으려 하는 것으로 보인다”며 “그러나 이는 주의력 저하라는 심각한 대가를 치르게 된다”고 설명했다.
또 뇌척수액이 뇌 밖으로 흘러나오기 약 12초 전에 동공 수축이 시작됐고, 주의력 상실 후 동공이 다시 확장됐다. 연구진은 “수면 부족에 따른 현상은 단순히 뇌에서만 나타나는 것이 아니라 신체 전반에 걸쳐 나타난다”고 말했다.
