잠 잘 자야 하는 이유?...하루 기억 뇌세포 새롭게 초기화

해마의 CA3영역이 대뇌피질에 기억 전달한 신경세포를 새롭게 리셋

무언가를 배우거나 새로운 경험에 참여하면 해마의 신경세포가 활성화돼 그러한 사건을 기억으로 저장한다. 같은 신경세포는 나중에 잠자는 동안 같은 패턴의 활동을 반복해 하루의 기억을 대뇌피질에 전달한다. [사진=게티이미지뱅크]

수면이 기억에 중요한 이유가 새로 밝혀졌다. 낮 시간 동안 새로운 기억을 포착한 뇌세포는 잠자는 동안 하루의 기억을 대뇌피질에 전달한 뒤 새롭게 초기화된다는 새로운 연구결과가 나왔다. 《사이언스》에 발표된 미국 코넬대 연구진의 논문을 토대로 건강의학 웹진 '헬스 데이'가 16일(이하 현지시간) 보도한 내용이다.

연구책임자인 코넬대의 아자하라 올리바 교수(신경생물학 및 행동학)는 "뇌가 동일한 자원, 동일한 신경세포를 다음날 새로운 학습을 위해 재사용할 수 있도록 하게 해주는 메커니즘"이라고 밝혔다. 이 과정은 인간의 기억을 만드는 능력에 필수적인 뇌 영역인 해마를 중심으로 진행된다.

무언가를 배우거나 새로운 경험에 참여하면 해마의 신경세포가 활성화돼 그러한 사건을 기억으로 저장한다. 같은 신경세포는 나중에 잠자는 동안 같은 패턴의 활동을 반복해 하루의 기억을 대뇌피질에 전달한다.

그렇다면 해마의 신경세포가 기억으로 가득 찰 경우 새로운 학습을 불가능해질 터인데 무엇이 이를 막아줄까? 이 같은 궁금증을 풀기 윟 연구진은 생쥐의 해마에 전극을 이식한 결과 해답을 찾았다.

연구진은 그날의 기억을 포착한 뉴런들이 피질에 최신 기억을 제공한 후 재설정을 겪는다는 사실을 발견했다. 기억을 포착하는 해마의 두 영역인 CA1과 CA3는 CA2라는 제3의 영역의 지시에 따라 수면 중에 재설정되는 것으로 보인다고 밝혔다.

올리바 교수는 "우리는 수면 중에 모든 것이 침묵하는 다른 해마 상태가 있다는 것을 깨달았다"고 말했다. 그는 "매우 활동적이었던 CA1과 CA3 지역은 갑자기 조용해졌다"며 "이는 기억의 재설정으로, 중간 지역인 CA2에 의해 이뤄진다"고 설명했다.

뇌는 두 종류의 신경세포에 의해 조절되는 병렬 회로를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다고 연구진은 밝혔다. 한 회로 네트워크는 기억을 조절하고 다른 회로 네트워크는 기억 재설정을 허용한다.

이 같은 발견은 기억 통합 메커니즘의 조작을 통해 기억을 향상시키는 것으로 이어질 수 있다. 또 외상후스트레스장애(PTSD)와 같은 원치 않은 기억 문제를 치료하거나 알츠하이머병과 같은 기억 장애를 고치는 새로운 방법의 기초를 마련할 수 있다.

그러나 이번 연구 결과는 전반적으로 수면이 모든 동물의 뇌 건강에 그토록 중요한 이유를 설명하는 데 도움이 된다고 연구진은 밝혔다. 올리바 교수는 "기억이 역동적인 과정이라는 것을 보여주는 연구결과"라고 말했다.

해당 논문은 다음 링크(https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado5708)에서 확인할 수 있다.

한건필 기자 (hanguru@kormedi.com)