연구진은 컴퓨터 모델링으로 수면 중 뇌의 활동을 분석한 결과 뇌파가 느려지는 서파수면과 안구가 빨리 움직이는 렘(REM)수면의 사이클이 이뤄지는 사이 기억저장활동이 이뤄진다고 밝혔다. 수면 5단계론에 따르면 서파수면은 4단계, 렘수면은 5단계인 가장 깊은 수면단계로 하룻밤 사이에 대략 다섯 차례 정도가 되풀이된다.

이렇게 깊은 수면이 이뤄지는 단계에서 해마가 전날의 사건에서 배운 것을 신피질에게 가르친다는 것. 해마는 뇌의 새로운 기억의 중심이며, 매일의 정보를 수집하는 임무를 맡는다. 신피질은 언어, 고급 두뇌 처리 및 보다 영구적인 기억 저장을 담당한다.

수면 시뮬레이션은 서파수면 동안 해마가 최근 사건들과 자료들을 다시 살펴보도록 뇌를 안내한다는 것을 보여줬다. 또 렘수면 동안 신피질의 기억 저장소는 대부분 재방문한 사건들을 재방영한다.

논문의 제1저자인 UPenn의 다이리야 싱 박사과정 연구원은 “비(非)렘수면 동안 2개의 뇌 영역이 연결되면서 해마가 실제로 신피질을 가르친다”고 말했다. 이후 렘수면 단계에서 신피질이 다시 활성화돼 새로 알게 된 것을 재생하면서 해당 데이터를 장기 기억으로 굳히게 된다는 것. 신피질의 기억 재생이 이뤄지지 않으면 잠재적 기억 위로 덮어쓰기가 이뤄져 지워지기 때문에 기억재생의 단계가 중요하다고 그는 설명했다.

공동 저자인 애나 사피로 교수(신경과학)는 이번 발견은 수면과 기억력에 대해 알려진 것과 일치하지만 컴퓨터 모델링이 좀 더 이론적이기에 실험을 통한 검증이 더 필요하다고 밝혔다. 그는 “다음 단계는 렘수면이 정말로 오래된 기억을 불러일으키는 것인지, 그리고 그것이 당신의 기존 지식에 새로운 정보를 통합하는 데 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 이해하기 위한 실험을 실행하는 것”이라고 말했다.

해당 논문은 다음 링크(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2123432119)에서 확인할 수 있다.

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