"수면 중 뇌파 조절해 기억력 2배 향상"···IBS, 뇌파와 기억형성 관계 증명

【대전=뉴시스】 수면 중 발생하는 대뇌피질의 서파와 간뇌 시상 부위의 수면방추파, 해마의 SWR파를 동시에 유도해 동조하면 장기 기억이 강화된다. (사진=IBS 제공)

【대전=뉴시스】 이시우 기자 = 수면 중 발생하는 뇌파를 조절하면 기억력을 2배 가까이 높일 수 있다는 연구결과가 나왔다.

 기초과학연구원(IBS)는 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장 연구팀이 수면 중에만 나타나는 3가지 종류의 뇌파가 동시에 발생해 동조 상태를 이루면 장기 기억력이 증진된다는 사실을 증명했다고 7일 밝혔다.
 
 장기 기억은 감각 기관을 통해 20~30초 동안 형성되는 단기 기억과 달리, 학습 등으로 강화되면서 수십 년 전의 경험도 잊지 않는 기억을 말한다.

 장기 기억은 수면 상태에서 대뇌피질(서파)과 해마(SWR파), 간뇌의 시상 부위(수면방추파)에서 발생하는 뇌파가 기억을 강화하는데 영향을 끼치는 것으로 알려져 왔다.

 하지만 뇌파와 기억 강화의 정확한 인과관계는 알 수 없었다.

 연구진은 3가지 뇌파가 동시에 발생해 동조하면 장기 기억력이 증진된다는 사실을 실험을 통해 증명했다.

 연구진은 실험쥐에게 30초 동안 특정 소리를 들려주다가 마지막 2초 동안 전기 충격을 가하는 방식으로 전기충격에 대한 공포 기억을 심어주고, 수면 중 3가지 뇌파 발생을 각기 달리 유도했다.

【대전=뉴시스】 IBS 연구진은 실험쥐에게 30초 동안 특정 소리를 들려주다가 마지막 2초 동안 전기 충격을 가하는 방식으로 전기충격에 대한 공포 기억을 심어주고, 수면 중 3가지 뇌파 발생을 각기 달리 유도한 뒤 변화를 관찰했다. (사진=IBS 제공)

한 무리에게는 서파 발생 시기에 맞춰 수면방추파를 유도하고, 다른 무리에는 서파 발생 시기와 상관없이 다른 시점에 수면방추파를, 또 다른 무리에는 수면방추파를 유도하지 않았다.

 24시간이 지난 뒤, 세 무리의 실험쥐를 다시 전날과 똑같은 공간에서 소리 자극이 없는 상황과 다른 환경에서 소리가 들리는 상황에 노출시키고 공포를 느낄 때 나타나는 실험쥐의 행동을 관찰했다.

 그 결과 같은 공간에 소리가 없는 상황에 놓인 세 종류의 실험쥐 가운데, 서파 발생 시기에 맞춰 수면방추파를 유도한 실험쥐가 공포를 느끼는 시간이 길었다.

 반면 소리가 들리는 다른 공간에 놓인 세 종류의 실험쥐 무리에서는 공포 기억을 떠올리는 정도에 차이가 없었다.

 소리 자극이 없는 같은 공간에서 공포를 느낀다면 해당 공간과 전기충격의 연관성을 기억한다고 볼 수 있어 장기 기억에 해당하는 만큼 서파와 수면방추파의 동시 발생이 장기 기억 증진에 영향을 끼친 것으로 볼 수 있다고 연구진은 설명했다.

  연구진은 또 세 종류 뇌파의 양상을 분석한 결과, 서파가 나타나는 시기에 맞춰 수면방추파를 유도하면 해마의 SWR파가 동원돼, 결국 이 세 가지 뇌파가 동시에 발생한다는 점도 밝혔냈다.

 이 결과도 세 가지 뇌파의 동조현상이 증가하면 해마에서 생성된 학습 정보가 대뇌피질의 전두엽으로 전달돼 장기기억이 강화된다는 논리를 뒷받침한다.

【대전=뉴시스】 사진 왼쪽부터 IBS 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장, Charles-Francois V. Latchoumane 연구위원. (사진=IBS 제공)

특히 연구진은 이를 반대로 적용하면 기억 회상을 줄일 수도 있을 것으로 보고 있다.

 서파와 수면방추파, SWR파가 동시에 발생하지 않게 되었을 때, 공포 기억의 회상 정도가 줄어들었기 때문이다.

 IBS 신희섭 단장은 "이번 연구를 통해 장기기억력 강화에 수면방추파가 중요하고 장기 기억력이 강화되는 구체적인 메커니즘이 확인됐다"라며 "비침습적인 방법으로 인간의 뇌파를 조정할 수 있다면 학습기억 증진을 도모할 수도 있을 것으로 기대한다"라고 말했다.

 한편, 이번 연구결과는 국제 학술지 '뉴런(Neuron)'  7월6일자에 게재됐다.

 논문제목은 'Thalamic Spindles promote Memory Formation during Sleep through Triple Phase-locking of Cortical, Thalamic and Hippocampal Rhythms'이다.

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