기억을 형성하는 뇌의 역할과 수면 사이의 놀라운 관계를 새롭게 조명하는 연구 결과가 최근 발표됐습니다.

사람의 잠은 기억 과정을 위한 중요한 일부일 수도 있다는 내용의 이 보고서 내용을 소개해 드립니다.

피아노를 배우는 학생들은 늘상 “연습을 많이 하면 실력이 는다”라는 말을 들어 왔습니다. 하지만 최소한 특정한 손가락 움직임을 암기하는데 관해서는 연습 이외에도 다른 요소가 중요하게 작용할 런지도 모릅니다.

보스턴 디코니스 의료 센터와 하버드 의과대학 연구진이 실시한 한 실험에서 참가자들은 특별한 키보드에 숫자의 배열을 치는 과정을 연습했습니다. 이는 피아노 연주자가 한 곡의 음악 작품을 연주하는 법을 익히는데 필요한 종류의 기억력과 유사한 것입니다.

참가자들은 12시간 후에 그 숫자 배열을 얼마나 잘 암기했는지 확인하기 위한 시험을 치렀습니다. 일부 참가자들은 12시간 동안에 수면을 취하도록 했고 나머지 참가자들은 전혀 잠을 자지 않은 후에 시험을 치도록 했다고 매튜 워커 연구원은 설명합니다.

“기억해야 하는 과제를 배우고 이를 연습하는 과정을 통해서 우선 실력을 향상하게 됩니다. 하지만 모든 신체 활동을 중단하는 수면 중에도 사람의 두뇌는 학습을 중단하지 않는다는 사실을 발견했습니다. 뇌는 작업 후에 실제로 연습을 계속하지 않더라도 지속적으로 학습을 해 나갑니다. 하지만 그러한 후속 학습은 깨어있는 시간이 아닌 주로 잠을 자는 동안에만 일어납니다.”

연구원들은 제2단계 실험으로 뇌의 어떤 부분이 기억력 재생산 과정에 관여하는지를 관찰하기 위해서 자가 공명 장치, MRI 촬영을 이용해서 참가자들의 뇌를 살펴보면서 그들이 암기한 손가락 움직임을 다시 반복하도록 했습니다.

그 결과 실험 대상자가 학습과 실험 사이의 12 시간 동안에 잠을 잤는지 아니면 깨어 있었는지 여부에 따라서 서로 다른 부분의 뇌가 활동하는 것으로 나타났습니다.

뇌는 수면 동안에 다음날에 보다 효율적인 재생을 위해서 운동 기능을 재구성하는 과정으로, 워커 박사가 이른바 “부재중 기억 과정”이라고 지칭하는 활동을 수행하는 것이 분명합니다. 매튜 워커 박사는 이번 연구가 잠을 자는 동안에도 뇌가 상당히 분주하게 활동하고 있음을 밝혀내는데 관한 일련의 조사들 가운데 가장 최근의 것에 불과하다고 설명합니다.

“우리는 수면을 취하고 있는 뇌가 단순히 활동을 정지한 것이라는 과학적인 개념을 뒤바꾸기 시작하고 있습니다.

그와는 정반대의 결과가 나오고 있습니다. 사실상 뇌의 일부는 우리가 깨어 있을 때 보다는 잠을 자는 동안에 20-30퍼센트 까지 보다 활동적입니다.”

워커 박사는 자신의 연구가 충분한 수면의 중요성을 강조하는 방대한 연구들에 소중한 보탬이 되는 것이라고 말합니다.

“이번 연구는 사람의 수면이 기억력에 있어서 가장 중요한 요소라는 점을 시사하는 추가 증거임이 분명합니다. 보다 일반적인 관점에서 본다면 이 연구는 수면이 생리적으로 꼭 필요한 요소라는 사실을 강조하는 것이라고 생각합니다. 인간은 진화를 통해서 매우 특별한 여러 가지 이유들 때문에 수면을 생성해 왔습니다. 따라서 우리는 뇌와 신체의 수면 어느 것 하나도 줄여서는 안 된다는 점을 인식하기 시작해야 합니다. 왜냐하면  충분한 수면을 취하지 않을 경우에 그에 따른 결과가 뒤 따르기 마련이기 때문입니다.”

하버드 의과 대학교의 매튜 워커 교수의 잠과 기억력에 관한 연구는 신경 과학 저널, Neuroscience의 최신호에  실렸습니다.***

 

(영문)

Research just published sheds new light on the surprising relationship between sleep and the ability of the brain to form memories. As we hear from VOA's Art Chimes, sleep may actually be an important part of the
memory process.

Piano students may be told that "practice makes perfect," but at least when it comes to memorizing certain finger movements, it seems that practice may be only part of the story.

In an experiment conducted by researchers at Boston's Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School, participants practiced tapping out a sequence of numbers on a special keyboard.

It's similar to the kind of memory skill a pianist might need in order to learn a piece of music. After 12 hours, the subjects were tested on how well they remembered the number sequence. In some cases they got to sleep during that 12-hour period; in other cases, explains lead researcher Matthew Walker, they were tested later in the day, with no sleep in between.

"And what we found is that after you learn a memory task, you improve initially when you practice that memory task, but the brain doesn't stop learning, it turns out. Once you finish practice, the brain actually continues to learn in the absence of any further continued practice. However, that delayed learning, as it were, develops exclusively during sleep, and not during equivalent time periods when you're awake."

In the second stage, as they were trying to reproduce the finger movements they had memorized, the participants' brains were scanned using an MRI, to see what parts of the brain were involved. It turns out that different parts of the brain were active, depending on whether the subject had slept during that 12-hour period between learning and testing, or been awake.

During sleep, the brain apparently conducts what Dr. Walker calls "off-line memory processing" in this case reorganizing the motor-skill memory for more efficient retrieval the next day.

Matthew Walker says this research is only the latest in a series of studies that has led scientists to recognize that the brain is quite busy during sleep.


"We are starting to abandon the notion in science that the sleeping brain is simply a dormant brain. It turns out to be quite the contrary. In fact, parts of the brain can be up to 20-30 percent more active during certain kinds
of sleep than when we're awake."

Dr. Walker says his study adds to an ample body of research that stresses the importance of getting a good night's sleep.


"It's certainly additional evidence to suggest that sleep is critical firstly in terms of our memory. From a more general perspective, though, I think it again just stresses that sleep is a biological necessity. Evolution has
created sleep for a very specific reason, in fact probably for multiple reasons, and we have to start to learn that we can't shortchange either our brain [or] our bodies of sleep. Because there are consequences."

University students are famous for their poor sleep habits, and Dr. Walker says that includes the ones in his classes, despite their lessons about the importance of getting a good night's sleep. So I had to ask him about his own sleep habits.


"(Laughs) That's a good question. Well the irony of sleep research, in fact, is that I get very little of what I'm trying to study. But in some ways it's actually a great, subjective insight into the consequences of sleep
deprivation. So I actually see it as an academic endeavor and a benefit rather than a hindrance."

Prof. Matthew Walker of Harvard Medical School. His study on sleep and memory was published in
the most recent edition of the journal Neuroscience.