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수면은 왜 필수적인가 — 과학자들이 여전히 이유를 알아내려고 노력중

 (nature.com)
12P by GN⁺ 7일전 | ★ favorite | 댓글 2개
  • 수면은 인간 삶의 약 3분의 1을 차지하지만, 왜 필요한지에 대해서는 여전히 불분명함
  • 최근 기술의 발전으로 수면이 단순한 뇌 휴식 그 이상이라는 점이 점점 더 밝혀지고 있음
  • 유전자, 대사, 호르몬 활동이 수면 중에 조절됨

수면 부족이 생명을 위협하는 이유

  • Harvard Medical School의 Dragana Rogulja 연구팀은 초파리와 생쥐를 수면 박탈시킨 결과 약 10일 후 죽음에 이른다는 점을 발견함
  • 수면 부족 시 체내 반응성 산소종(ROS)이 장에 축적되어 독성을 일으킴
  • 뇌보다 장에서 더 심각한 손상이 관찰됨

뇌의 역할: 항상성 유지

  • Washington University의 Keith Hengen 연구자는 수면의 주요 기능이 뇌의 항상성(homeostasis) 유지라고 주장함
  • 학습 중 변화된 신경 회로를 수면 중 리셋함으로써 정보 처리 능력을 복원함
  • 수면 중 해마(hippocampus) 일부가 침묵 상태에 들어가며, 시냅스는 낮 동안 확장되고 수면 중 축소됨

장이 수면 부족의 핵심 피해 기관

  • 수면 부족한 초파리와 생쥐 모두에서 ROS가 장에서 집중적으로 축적됨
  • 장에서 지방 흡수 유전자 발현이 감소하고, 미토콘드리아가 세포 재생 촉진 신호를 보냄
  • 결과적으로 체내 영양소가 부족한 상태에서도 장에는 지방이 축적됨

수면의 대사 기능

  • 쥐에서는 깨어있을 때 대부분의 유전자가 활성화되고, 수면 중 비활성화됨
  • 수면 부족 시 대사, 호르몬 수용, 단백질 합성 관련 유전자가 증가함
  • 초파리에서도 수면 부족 시 포도당, 지방, 도파민 수치 관련 유전자 과발현이 관찰됨

뇌 청소 이론

  • 수면 중 뇌는 필요 없는 노폐물 제거 기능을 수행한다고 여겨짐
  • 뉴욕 University of Rochester의 Maiken Nedergaard는 뇌의 글림파틱(glymphatic) 시스템이 수면 중 뇌의 독소를 제거한다고 주장함
  • 수면 중 간질액과 뇌척수액의 교환이 증가하며, 이는 알츠하이머 관련 단백질 제거와 관련됨
  • 그러나 Imperial College London의 Nick Franks는 오히려 수면 중 노폐물 제거가 줄어든다고 반박함

깊은 수면이 기억력과 심장 건강에 미치는 영향

  • ‘핑크 노이즈’ 자극을 통해 인간의 느린 파동 수면을 인위적으로 증가시킨 실험에서, 기억력 30% 향상 효과 확인됨
  • 같은 연구에서 아침 코르티솔 수치 감소 및 심박수, 혈압 안정화 효과도 확인됨
  • 수면 중 심장과 혈관계에 휴식을 제공하며, 심혈관 질환 위험을 낮춤

수면은 신경계 외에도 중요한 역할 수행

  • 뇌가 없는 수생 생물 ‘히드라’도 수면 유사 상태를 보이며, 수면 부족 후 보상 수면을 함
  • 수면은 멜라토닌, 코르티솔, 성장호르몬 등 여러 호르몬 조절에도 관여
  • 멜라토닌은 유방암 세포의 증식과 생존을 억제하는 기능도 있음

결론: 수면의 본질적 기능은 여전히 미스터리

  • 수면은 뇌와 장 모두에 영향을 미치며, 다양한 생리적 과정과 관련됨
  • 아직 수면이 생존에 필수적인 근본 이유에 대한 합의는 없음
  • 하지만 수면 부족의 해악은 명확하며, 수면 연구는 계속되어야 함
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bobross0 4일전  [-]

댓글이 흥미롭네요

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GN⁺ 7일전  [-]
Hacker News 의견

  • 가족 내 여러 세대가 치매, 알츠하이머, 자가면역 질환을 앓았음. 이들은 모두 불안과 수면 장애를 겪었으며, 이들 간에 연결고리가 있다고 확신함

    • Stanford 연구에 참여하여 척수액 샘플을 제출했으며, 이론적으로는 향후 20년 동안 질병이 발병할 가능성이 낮다고 함. 하지만 이는 60대 후반까지만 해당됨
    • 수면 무호흡증을 앓고 있으며, 가족 내 대부분의 남성도 같은 증상을 겪고 있음. 과체중이지만 항상 그런 것은 아니었고, 항상 이 상태를 가지고 있었음
    • 수면 무호흡증은 수면 중 호흡이 멈추고, 잠깐 깨어나 호흡을 재개한 후 다시 잠드는 상태를 의미함. 병원에서라면 인공호흡기를 사용할 정도로 혈중 산소가 67%까지 떨어졌음
    • 수면 무호흡증 치료 전에는 제대로 잠을 자지 못했으며, 성인이 된 이후로도 좋은 수면을 경험하지 못했음. 수면 무호흡증은 심장병, 뇌졸중 등 심각한 질환의 위험을 크게 증가시킴
    • CPAP 기계를 사용하여 수면 무호흡증을 치료함. CPAP는 근본적인 해부학적 문제를 해결하지는 않지만, 적절히 조정하면 완전한 관해 상태를 이끌어냄. 이제 정상적으로 잠을 잘 수 있음
    • CPAP 사용 후 아침에 기분이 좋아지는 것을 기대할 수 있으며, 4시간의 CPAP 사용이 8~9시간의 수면보다 더 나음
    • CPAP 기계는 비용이 많이 들고 생활 방식의 큰 변화를 요구하지만, 그만한 가치가 있음. 진단 이후로 CPAP 없이 잠을 잔 적이 없으며, 마법 같은 치료법이 나오지 않는 한 앞으로도 그럴 것임
    • 불면증, 코골이, 수면 후 깨어남을 겪고 있다면 수면 연구를 통해 수면 무호흡증이나 유사한 상태가 원인인지 확인해보길 권장함

  • 유전적 돌연변이가 수면에 부정적인 영향을 미치는 사람들은 치매를 발병하고 일찍 사망하게 됨

  • 달리기가 수면의 질을 크게 개선시켰음. 하루라도 달리기를 쉬면 수면에 문제가 생김. 웨이트 리프팅을 고려 중인데, 웨이트 리프팅을 하는 사람들도 좋은 수면을 취하는지 궁금함. 매일 유산소 운동과 웨이트 리프팅을 번갈아 할 수 있을지 궁금함

  • 어떤 사람들은 다른 사람들보다 훨씬 적은 수면이 필요하며, 건강에 해로운 영향을 받지 않음. 그 이유를 알아내는 것이 매우 흥미로울 것임

  • 2023년 연구에서 브라질 연구자들은 수면 부족한 초파리가 주로 대사, 포도당, 트리글리세리드, 도파민 호르몬 수치에 영향을 미치는 유전자 과발현을 보였음을 발견함

    • 수면을 제한한 지 하루 만에 쥐의 장에서 지방이 순환에 들어가지 않는 것을 관찰함. 5일 후에는 영양소가 부족한 상태에서도 장이 지방으로 가득 찼음
    • 자폐증과 ADHD를 가진 사람들은 종종 장 문제와 도파민 문제를 겪음. 이러한 질병이 지속적인 수면 부족으로 인해 발생할 수 있음

  • 신경과학자는 아니지만, 모든 동물이 필수적으로 다운타임을 가지는 이유가 특별한 이유 때문이라고 생각하는 것은 이해하기 어려움. 수면이 자율적인 유지보수와 전반적인 생존을 위한 포괄적인 창구가 되는 것이 당연함

  • "Why We Sleep"라는 책을 읽었으며 매우 흥미롭고 도움이 되었음

  • 에너지를 기억 통합과 신체 회복 같은 유지보수 작업에 집중할 수 있음. 추운 밤에는 효과적으로 사냥하거나 따뜻하게 지낼 수 없기 때문임. 그렇게 하지 않으면 더 긴급한 작업을 희생하면서 이러한 작업에 에너지를 할당해야 함. 먹이 사슬에서 높은 위치에 있을수록 쉬는 것이 덜 위험함

  • 우리는 신경기술/수면기술 분야에서 일하며, 이 기사에서 "핑크 노이즈"를 매우 부정확하게 설명한 자극과 관련이 있음

    • 7명의 참가자를 대상으로 한 작은 연구를 언급하지만, 느린 파동 강화(느린 파동 델타 파워 증가)는 10년 이상의 연구가 있으며, 최근에는 알츠하이머 예방 및 증상 관리에 관한 4개의 논문이 있음
    • 우리는 연구자들에게 기술을 제공하며, 소비자 제품을 준비 중임
    • 기술을 설명하자면, 느린 파동 활동은 뉴런의 동기화 발화로, 깊은 수면의 특징임. 느린 파동을 생성할 수는 없지만, 전기 활동을 증가시켜 뉴런의 동기화 발화를 증가시킬 수 있음. 이는 글림파틱 시스템에 추가적인 힘을 주어 뇌의 회복 기능을 향상시킴
    • 기술, 수면 상태, 지난 10년간의 연구 진행 상황을 더 깊이 살펴보는 백서를 완성할 예정임
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