지난 밤 꿈은 왜 기억나지 않을까? 기억력과 렘수면(REM)의 관계

 

 우리는 흔히 잠에서 깨어나 몇 시인지 시계의 숫자를 확인 하는 그 순간부터 어떤 꿈을 꾸었었는지 기억이 점차 휘발되어간다. 일어나서 시간을 확인함으로써 눈으로부터 이미 새로운 정보가 입력되기 시작하는 시점이다. 그렇다면 왜 우리는 단지 방금 5분 전 있었던 그 순간을 기억하는데 애를 먹어야 할까?

 

 보통 잠을 자고 있는 동안에도 우리의 뇌는 활동을 쉬지 않는다. 수면의 단계는 렘수면과 비렘수면으로 나눌 수가 있는데, 렘수면은 REM(Rapid Eye Movement)으로 즉 급속안구운동이라고 말할 수 있는데 이는  두뇌활동이 가장 활발한 시간인 얕은 수면을 의미한다. 그와 반대로 비렘수면은 NREM(Non-REM 또는 서파수면)으로 호흡과 심장박동이 보다 느린 깊은 수면을 일컫는다. 

 

 이러한 렘수면과 비렘수면이 일정 주기로 자는 동안 계속 반복되며 이 수면주기가 일정하게 잘 반복되고 나서 잠에서 깨면 충분한 수면을 취했다고 볼 수 있다. 

 만약 수면이 시작되고서 렘수면 단계가 오기 전 잠을 계속 깨운다고 가정해보자. 그럴경우 그 다음 주기에서 렘수면의 길이가 더 길어지는 결과가 나온다. 이렇게 만약 자는 동안 인위적으로 렘수면을 박탈했을 때 그 다음 날 수면시간에는 렘수면이 더 많아 지는 현상이 나타나는데 이를 '렘 반동 현상(REM rebound)'이라고 한다. 마치 우리 뇌가 렘수면을 꼭 일정량 필요로 하는 듯 하는데 그렇다면 왜 렘수면은 꼭 필요한 것일까?

  

규칙적인 주기 반복을 보일 때 건강한 수면을 했다고 볼 수 있고, 

보통 나이가 어릴 수록 규칙적인 그래프를 보인다.

 

 그동안 행해져 왔던 실험 결과들에 따르면, 하루 동안 학습한 양이 많았을 경우, 당일 렘수면의 양 또한 비례해서 증가했다고 한다. 그리고 반대로 렘수면을 박탈당했을 경우, 학습능력은 그렇지 않았을 때에 비해 더 떨어진 결과를 보였다. 이렇듯 렘수면은 기억과 뗄 수 없는 관계를 가지고 있다고 볼 수 있다. 

 

 플로리다 주 주피터에 있는 스크립스 연구소 신경 생물학자 로널드 데이비스는(Ronald Davis) 사람은 매일 수 많은 정보를 가지고 있으며, 그 정보의 대부분은 뇌의 기억으로 바뀌고 있으며 단지 모든 기억을 그렇게 처리하지 못할 뿐이라고 말한다. 

 

 데이비스 박사와 같은 연구자들은 잊어버린다는 것이 우리가 새로운 정보를 유지하기 위해 불필요한 정보를 제거하려고 뇌가 사용하는 적극적인 메커니즘이라고 주장한다. 이와 관련하여 뇌의 장기 기억저장 능력은 렘수면이 결정한다는 보다 자세한 연구 결과를 소개해보려한다. 

 

 

 이 연구는 미국 스탠퍼드 국제연구소(SRI International)의 토마스 킬더프 신경과학센터 소장과 일본 나고야대 환경의학연구소의 야마나카 아키히로 교수 등과 협업해 진행한 내용으로 '사이언스'지에 기재되었다. 이 보고서에 따르면 뇌가 어떤 기억을 보관할지 말지를 결정하는데 렘수면이 깊은 관여를 한다는 것이다. 

 

 그들은 수면 조절을 연구하면서 생쥐의 시상하부에서 멜라닌 농축 호르몬 또는 MCH뉴런으로 알려진 세포를 발견했는데 생쥐가 렘수면을 할 때 전체 MCH을 생성하는 뉴런의 52.8%가 흥분상태이고 생쥐가 깨어있을 땐 35%만 흥분 돼 있다는 것을 알아냈다. 렘수면상태와 각성상태 공통으로 흥분하는 MCH 뉴련은 12%였다. 즉 렘수면 단계에 있을 때 MCH가 전기 신호를 가장 활발하게 발사한다는 것이다.

 

 이 시상하부의 MCH 생성 뉴런은 긴 축삭돌기들 통해 뇌의 기억저장소인 해마(hippocampus)에 억제 신호를 보냈다. 그래서 새로 배운 지식을 장기저장하기에 앞서 일정 시간 유지할 때 생쥐들의 MCH뉴런을 활성화하면 기억이 약해지고, 비활성화 한 생쥐들은 기억력 테스트에서 더 좋은 결과를 보였다. 

 

 그렇다면 이렇게 기억을 약해지게 만드는 호르몬이 나오는 이유는 뭘까? 

 

 

 

 먼저 이 한 사례를 보자.

 

신경 심리학자 Luria 박사는 1929년 모든 것을 잘 기억해내는 모스크바의 한 신문기자(이하 실험자 S)를 만났다. 박사는 그에게 긴 숫자와 단어, 외국 시와 과학 공식들을 보여주며 테스트했는데 수십 년 후에도 실험자 S는 박사가 테스트 할 때마다 그 모든 목록들을 완벽하게 기억해냈다고 한다. 하지만 그의 기억 능력은 일상생활엔 큰 도움을 주지 못했는데, 오히려 그는 추상적인 개념이나 비유적인 언어를 이해하는데 큰 어려움을 겪었으며, 특정한 표정이나 특징들로 얼굴을 기억해야해서 얼굴을 인식하는데에 있어서는 매우 엉망이었다. 잊어버리는 능력이 결국 기억하는 능력만큼이나 중요하다는 것을 보여주는 한 예이다. 

 

 

 야마나카 박사는 '시상 하부 MCH뉴런이 뇌가 새롭지만 중요하지 않은 정보들은 적극적으로 잊어버리게 만드 것 같다'면서 '렘수면 상태에서 MCH뉴런이 가장 활동 적이기 때문에, 인간이 깨어났을 때 꿈을 기억하지 못하는 이유를 설명할 수 있다'고 말했다. 

뇌가 새로운 정보들을 습득 한 다음 장기 저장이 될 정보들을 위해 필요없는 기억들을 선별해 삭제하는 것이다. 그래서 꿈은 렘수면 중 생성된 새로운 정보들이고 아직 장기저장이 되기 전이며 또 중요하지 않기 때문에 MCH에 의해 해마에 저장이 억제되는 것이다. 

 

 그렇기 때문에 앞서 언급한 학습량이 많았던 날 충분한 렘수면 후 더 학습능력이 오를 수 있었 던 것은 렘수면 동안 MCH뉴런이 하루동안 학습한 내용을 장기 저장하기 위해 뇌 속을 일종의 '디스크 정리' 해주었기 때문이다. 그렇게 최적화 된 뇌로 잠에서 깬 우리의 뇌는 중요하다고 생각되어 열심히 외웠던 그 전날의 공부내용은 기억해내면서 쓸모없어 삭제 된 꿈 내용은 기억이 나지 않는 이유다.

 

수면은 기억을 저장하는데 도움을 주기도하고 불필요한 기억은 삭제하기도 한다. 향후 이 발견은 알츠하이머병이나 외상후 스트레스 장애(PTSD)처럼 기억 상실을 동반하는 질환을 보다 이해할 수 있는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

 

결국 우리가 잠을 자는 이유는? 잊기 위해서! 라고 말해도 틀린 말은 아닌 것이다.😜

 

 

 

 

The Purpose of Sleep? To Forget!