뇌의 움직임을 관찰하기 위해 양전자 방사 단층촬영(PET)을 이용한 캐나다 피터보로우의 트렌트 대학 연구진은 단순한 버튼 누르기 동작을 학습할 때 촬영한 PET 영상과 수면중의 촬영한 영상을 비교하였다. 두 가지 경우에서 뇌의 활동 형태는 비슷했는데, 수면할 때에는 렘(REM: 가장 빈번하고 생생하며, 깬 뒤에도 기억할 수 있는 꿈을 꾸는 시기) 수면인 경우에만 해당하였다.
연구진의 결론은, 뇌가 이미 학습한 내용을 분석 정리하고 영구화하기 위한 훈련을 위해 렘 수면을 이용한다는 것이다. 이 연구를 통해 수면에 따른 학습 증진 효과가 증명됐다. 또한 동물 실험에서 수면에 따른 기억 증진 효과와 수면이 부족할 때 사람과 동물의 학습능률이 떨어지는 이유도 설명해준다.
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