수면 중 뇌 노폐물 청소하는 법… 의외의 '이 소리'가 돕는다?

美 MIT·보스턴대 연구팀, 성인 14명 대상 수면 중 뇌 영상 분석
느린 뇌파에 맞춰 소리 자극 시 뇌척수액 흐름 4.3%↑
뇌척수액 증가에 따른 노폐물 배출, 알츠하이머 예방 가능성

수면 중 서파에 맞춰 핑크 소음 자극을 주면 뇌척수액의 흐름이 늘어난다는 연구 결과가 나왔다｜출처: 클립아트코리아

수면 중 특정 소리 자극을 주면 뇌척수액의 흐름이 늘어난다는 연구 결과가 나왔다. 미국 매사추세츠공과대학(MIT)과 보스턴대학교 공동 연구팀은 건강한 성인 14명이 자기공명영상(MRI) 장치 안에서 잠든 동안 뇌파와 뇌척수액을 동시에 측정해 이런 사실을 밝혀냈다. 뇌척수액은 뇌에 쌓인 노폐물을 씻어내며 뇌 건강 유지에 도움을 주는 액체로, 이 흐름이 막히면 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌질환과 연관된다고 알려져 있다. 이 흐름을 인위적으로 조절할 수 있게 될 가능성을 열었다는 점에서 연구에 의미가 있다.

연구팀은 깊은 잠에 빠졌을 때 나타나는 서파(느린 뇌파)에 주목했다. 이 뇌파가 출렁일 때 뇌척수액도 함께 밀려 들어오는데, 뇌파가 먼저 일고 뇌척수액이 뒤따르는 순서였다. 연구팀은 뇌파의 정점에 정확히 맞춰 0.05초 길이의 짧은 '핑크 소음'을 들려주는 방식으로 서파의 움직임을 키우면 뇌척수액 흐름도 늘어날 것으로 가늠했다. 문제는 MRI 장치 안에서는 잡음이 심해 뇌파를 실시간으로 정확히 읽기 어렵다는 점이었다. 연구팀은 잡음을 걸러내는 기술과 앞으로 0.075초 뒤의 뇌파 상태를 예측하는 인공지능(순환신경망)을 결합해 이 문제를 해결했다. '핑크 소음'은 주파수가 높아질수록 소리의 세기가 줄어드는 백색 소음의 일종이다.

낮잠을 자는 성인 14명을 대상으로 실험한 결과, 소리 자극을 준 뒤 뇌척수액 흐름은 평균 4.3% 늘었다. 소리를 내지 않은 가짜 자극(1.72%)보다 뚜렷하게 높은 수치였다. 특히 효과는 자극 시점에 따라 크게 갈렸다. 서파의 정점을 막 지난 순간에 소리를 들려줬을 때만 뇌척수액이 유의하게 늘었고(4.51%), 다른 시점에서는 효과가 없었다. 아무 때나 소리를 튼다고 되는 것이 아니라, 뇌파의 정확한 박자에 맞춰야 흐름이 움직인다는 뜻이다.

연구팀은 이 효과가 어떻게 생기는지도 살폈다. 소리 자극을 받자 뇌 전체의 혈류량을 반영하는 신호가 8~10초 뒤 넓은 범위에서 줄어들었다. 두개골 속 공간은 정해져 있어 혈액이 빠지면 그만큼 뇌척수액이 밀려 들어오는 구조다. 실제로 혈류 신호가 줄어드는 정도와 뇌척수액이 늘어난 정도는 서로 반대로 움직였다. 소리 자극이 뇌 혈류를 줄이고, 그 빈자리를 뇌척수액이 채우며 흐름이 커진 것으로 분석됐다.

연구를 총괄한 로라 D. 루이스(Laura D. Lewis) 교수 연구팀은 논문에서 이 기술이 "신경생리 신호를 바탕으로 뇌척수액 흐름을 조절하는 인간 대상 뇌척수액 '뉴로피드백'을 가능하게 한다"고 밝혔다. 연구팀은 다만 이번 연구가 건강한 젊은 성인을 대상으로 한 짧은 낮잠 실험이라는 한계를 인정하며, 노폐물 배출 효과나 기억력 개선 여부는 확인하지 못해 앞으로 더 연구해야 한다고 강조했다.

이번 연구 결과(Closed-loop auditory stimulation in phase with slow waves during sleep enhances cerebrospinal fluid flow in humans: 수면 중 느린 뇌파와 위상을 맞춘 폐쇄회로 청각 자극이 사람의 뇌척수액 흐름을 촉진한다)는 2026년 9월 국제 학술지 '사이언스 중개의학(Science Translational Medicine)'에 게재됐다.

권태원 기자 hidoceditor@mcircle.biz