국내 연구진이 수면 중 뇌파를 조절하면 학습 기억력을 2배 가까이 높일 수 있다는 사실을 발견했다.
신희섭 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단장 연구팀은 수면 중에만 나타나는 세 가지 종류의 뇌파가 동시에 발생해 동조 상태를 이루면, 학습한 내용의 장기 기억력이 증진됨을 증명했다고 6일 발표했다.
뇌의 해마 부위에서 담당하는 장기 기억은 수면과 상관관계가 있다. 학습 후 잠을 자는 동안 학습에 대한 기억이 강화되는 현상이 나타난다.
IBS 연구진은 간뇌 시상부위의 수면 방추파 외에 대뇌피질의 서파와 해마의 SWR파가 장기기억에 상호 작용할 것으로 보았다.
연구팀은 생쥐들에게 특정 장소에서 30초 동안 특정 소리를 들려주다가 마지막의 2초간 전기 충격을 가하는 방식으로 전기 충격에 대한 공포 기억을 심어주었다. 그런 다음, 생쥐가 잠을 자는 동안 한 무리에게는 대뇌 피질의 서파 발생 시기에 맞춰 광유전학 자극으로 수면 방추파를 유도하고, 다른 생쥐에게는 서파 발생 시기와 상관 없이 수면 방추파를, 또 다른 생쥐에게는 수면방추파를 유도하지 않았다. 24시간이 지난 뒤, 이 세 종류의 생쥐를 두 가지 상황에 각각 배치했다. 하루 전 공포를 느꼈던 똑 같은 공간에 소리 자극은 없는 상황과 전날과 전혀 다른 공간에 소리가 들리는 상황이다. 앞선 상황에서 에서 공포를 느낀다면 해마에 의한 장기기억에 해당한다. 두 번째 상황에서 공포를 느낀다면 해마에 의존하지 않는 기억에 해당한다.
공포를 느낄 때 바짝 얼게 되는 생쥐의 행동을 관찰한 결과, 같은 공간에 소리가 없는 상황 에 처한 세 종류의 생쥐 중, 대뇌 피질의 서파 발생 시기에 맞춰 수면 방추파를 유도한 생쥐가 얼어 붙는 행동을 보다 긴 시간 강하게 보였다. 다른 생쥐보다 공포에 대한 기억을 2배 가까이 잘하는 것으로 나타났다. 반면, 두 번째 상황에 있는 세 종류의 생쥐들은 공포 기억을 떠올리는 정도에 차이가 없었다.
이 실험의 결과 대뇌 피질의 서파 발생 시기에 맞춰 빛을 통해 수면방추파를 유도한 자극이 해마 의 장기기억을 2배 증진 시킨다는 사실을 시사한다. 연구진은 세 가지 뇌파의 동조현상이 증가해 해마에서 생성된 학습 정보를 대뇌피질의 전두엽으로 전달, 장기 기억이 강화됐기 때문인 것으로 해석하고 있다.
연구진은 반대로 공포에 대한 기억 회상을 줄이는 실험도 수행했다. 광유전학 방법으로 시상의 뉴런을 활성화하는 것이 아니라 반대로 억제하게 되면 기억을 떠올리는 정도가 줄어드는데, 이 때에도 서파와 수면방추파, SWR파가 동시에 발생하지 않게 되었을 때, 즉 이 세 뇌파의 동조현상을 깨뜨릴 때 가장 효과적으로 공포 기억의 회상 정도가 줄어드는 것으로 확인됐다.
신희섭 단장은 “비침습적인 방법으로 인간의 뇌파를 조정할 수 있다면 언젠가 학습기억 증진을 도모해 볼 수 있으리라 기대한다”고 말했다. 본 연구결과는 뉴런에 미국시간으로 6일자에 게재됐다.
/문병도기자 do@sedaily.com
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