“NREM 수면 시 의식과 무의식 간의 뇌 연결성 차이 연구”
고려대학교 대학원 뇌공학과 이성환 교수 연구팀(제1저자 이민지 박사과정)이 가위눌림과 같은 수면 장애 구간을 예측할 수 있는 수면 중 의식 판별 기술을 개발했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부/정보통신기획평가원 ‘SW컴퓨팅산업원천기술개발사업’의 지원을 받아 수행됐으며, 세계적인 과학저널 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 3월 26일(영국시간 오전 10시) 발표됐다.
게재된 논문, “NREM 수면 시 의식과 무의식 간의 뇌 연결성 차이 연구” 논문에서는 그래프 이론을 바탕으로 수면 시 뇌 영역 간의 연결성을 측정했다. 그 결과, 기존의 연구들이 검출하지 못했던 NREM 수면 시 꿈을 꾸는 의식 구간을 검출할 수 있어, 보다 더 정확하게 수면 동안 의식 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 핵심 원천 기술을 개발했다.
수면은 크게 빠른 안구 운동이 일어나는 REM(Rapid Eye Movement) 수면과 이에 대비되는 NREM(non-REM) 수면으로 구분된다. 보통 REM 수면에 꿈을 꾼다고 알려져 있지만, 본 연구는 NREM 수면 내에서 꿈을 꾸는 의식 상태를 검출했다는 점에서 의의가 있다.
논문의 교신 저자인 이성환 교수는 “기존의 수 면다원검사는 뇌파의 주파수 특징을 기반으로 단순히 REM 수면과 NREM 수면을 구분하는데 그쳤지만, 본 연구는 기존에 구분하지 못했던 NREM 수면 내 꿈을 꾸는 의식 상태를 검출했다”며, “많은 사람이 경험하는 가위눌림 현상이 대부분 NREM 수면 동안 신체의 불편함과 꿈이 연결되어 나타나는 현상으로 볼 수 있다는 점에서, 이 연구는 NREM 내의 꿈을 꾸는 구간을 검출해 냄으로서 새로운 수면 단계를 제시했다는 점에서 괄목할 만한 성과”라고 연구 의의를 밝혔다.
[논 문 소 개]
제목: Connectivity Differences between Consciousness and Unconsciousness in Non-rapid Eye Movement Sleep: a TMS–EEG Study
일반적으로 수면은 꿈을 꾸는 단계인 REM 수면, 꿈을 꾸지 않고 깊은 잠이든 단계인 NREM 수면으로 나누었으나, 최근 NREM 수면 동안에도 꿈을 꾸는 의식 단계가 있다고 밝혀지고 있다. 특히 많은 사람이 경험하는 가위눌림 현상은 대부분 NREM 수면 동안 신체의 불편함과 꿈이 연결되어 나타나는 현상으로 볼 수 있다는 측면에서 NREM 수면 내에서의 꿈을 측정하는 것도 매우 중요하다. 하지만 기존의 수면 단계 모니터링 방법에서는 NREM 수면 내의 꿈을 측정하는 것은 불가능하다.
이성환 교수 연구팀은 본 연구에서 수면 동안 뇌파를 측정하여 뇌 영역 간의 연결성을 측정하였다. 그 결과, 기존의 연구들이 밝혀내지 못했던 NREM 수면 내에 꿈을 꾸는 의식 구간과 깊은 휴식을 취하는 무의식 구간을 구분할 수 있는 핵심 원천 기술을 개발하였다. 이 연구는 의식 경험 기반의 새로운 수면 단계를 제시했다는 점에서 중요한 의미를 가지며, 향후 수면 모니터링, 수면 장애 진단과 같은 수면의 질 측정 뿐만 아니라, 마취 및 수술 시 필요한 의식 심도 측정을 위한 바이오마커 생성에도 도움을 줄 것으로 예상된다.
「NREM 수면 시 의식 수준에 따른 뇌 연결성 차이」 꿈을 꾸는 의식 단계(Conscious Experience, CE, 빨간색)는 알파파와 베타파에서 뇌 연결성이 강하게 나타나고, 깊은 잠을 자는 무의식 단계(No Conscious Experience, NCE, 파란색)는 저주파인 델타파에서 강한 뇌 연결성을 보임.
