수면과 기억 — 그리고 뇌의 세척

자는 동안 뇌는 정리하고 씻는다 | 건강 설계 200 84화

배우는 것과 자는 것

기억이 만들어지는 과정은 세 단계로 나뉜다. 받아들이고, 저장하고, 꺼내는 것이다.

수면은 이 중 저장 단계에 깊이 관여한다. 낮에 임시로 저장된 정보가 잠자는 동안 장기 저장소로 옮겨지고 기존 지식과 연결된다는 것이 유력한 설명이다.

여러 실험에서 확인된 것들이 있다.

• 학습 후 잠을 잔 집단이 같은 시간 깨어 있던 집단보다 기억 검사 성적이 좋았다. [RCT]
• 학습 전에 수면이 부족하면 새 정보를 받아들이는 능력 자체가 떨어진다. 즉 수면은 저장만이 아니라 입력에도 필요하다. [RCT]
• 단계별로 다른 종류의 기억이 처리된다는 결과들. 사실 기억은 깊은 수면과, 절차·정서 기억은 렘수면과 연관된다는 것이 자주 보고된다(78화).

실용적 함의 — 시험 전날 밤을 새우는 것은 두 방향으로 손해다. 그날 배운 것이 저장되지 않고, 다음 날의 인출 능력도 떨어진다.

낮잠과 학습

짧은 낮잠도 기억 공고화에 도움이 된다는 결과들이 있다. 학습 직후의 짧은 수면이 그렇지 않은 경우보다 나은 성적을 보인 연구들이 있다.

다만 78화에서 적은 대로 길이와 시각을 조정해야 한다. 20~30분, 이른 오후.

창의적 연결

기억의 저장만이 아니라 정보들 사이의 새로운 연결이 수면 중에 형성된다는 연구들이 있다. 규칙을 숨겨 둔 문제를 푼 뒤 잠을 잔 집단에서 규칙을 발견하는 비율이 높았다는 실험이 자주 인용된다.

"자고 나서 생각하자"는 오래된 조언이 근거를 갖는 지점이다. 다만 이 영역의 연구는 표본이 작고 재현이 더 필요하다. [근거 불충분에 가까운 RCT]

뇌의 세척

지난 10여 년 사이 주목받은 발견이 있다. 수면 중에 뇌의 노폐물 제거가 활발해진다는 것이다.

동물 실험에서 수면 중에 뇌세포 사이 공간이 넓어지고 액체의 흐름이 늘어나 대사 산물이 더 빠르게 제거된다는 결과가 보고됐다. 이 청소 체계에는 이름이 붙었고, 알츠하이머와 관련된 단백질도 이 경로로 제거된다는 가설이 제시됐다.

사람 대상 연구에서도 하룻밤의 수면 부족 후 뇌의 특정 부위에서 관련 단백질이 증가했다는 영상 연구가 보고됐다.

여기서 조심할 것

이 발견은 매력적이고, 그래서 과장되기 쉽다. 정확히 말하면 이렇다.

• 동물 실험에서 확인된 기전이고, 사람에서의 세부는 아직 확립되지 않았다.
• 수면 부족 → 단백질 축적 → 치매라는 사슬 전체가 인과로 증명된 것은 아니다.
• 양방향 가능성이 있다. 알츠하이머의 병리가 수면을 망가뜨리기도 한다. 6화의 역인과 문제가 여기에 강하게 걸린다.
• 관찰연구에서 수면 문제와 치매 위험의 연관은 보고되지만, 얼마가 원인이고 얼마가 결과인지 분리되지 않았다.

그래서 이 시리즈의 표현은 이렇다. "잠을 안 자면 치매에 걸린다"는 근거를 넘어선 말이고, "수면은 뇌 건강과 여러 경로로 연결돼 있으며 그중 일부는 기전이 밝혀지고 있다"가 현재 위치다. 144·146화에서 다시 다룬다.

그럼에도 실용적 결론은 같다

인과의 세부가 확정되지 않아도 행동은 달라지지 않는다. 수면 확보는 이미 다른 이유들로 충분히 정당화된다(77·82·83화).

불확실한 이득 하나가 더 있을 수 있다는 것이 이 화의 위치이고, 그것은 이미 하고 있는 일을 바꾸지 않는다.

학습과 수면의 실용적 배치

• 새로 배운 날은 특히 자야 한다. 학습 직후 몇 시간 안의 수면이 유리하다는 결과들이 있다.
• 밤샘 학습은 두 번 손해다.
• 분산 학습과 수면의 조합. 같은 시간을 여러 날에 나누면 그 사이의 수면이 매번 작동한다.
• 어려운 문제는 자고 나서 다시 본다.
• 아이의 수면을 학습 시간과 맞바꾸지 않는다. 청소년의 리듬 문제(80화)와 겹쳐 특히 중요하다.

나이와 기억과 수면

고령에서 서파수면이 줄고(78화), 이것이 기억 기능의 변화와 연관된다는 연구들이 있다. 인과의 방향은 여전히 논쟁 중이다.

다만 실용적으로 확실한 것이 하나 있다. 고령의 수면 문제는 대부분 원인이 있다 — 통증, 야간뇨, 수면무호흡, 약물, 낮 활동 부족(77화). 나이 탓으로 넘기지 않고 원인을 찾는 것이 기억과 인지 쪽에서도 이득이다.

수면제와 기억

한 가지 실용적 논점을 덧붙인다. 일부 수면제는 약을 먹은 뒤의 기억 형성에 영향을 준다는 것이 알려져 있다. 복용 후의 일을 기억하지 못하는 현상이 보고되며, 이것은 부작용으로 다뤄진다.

그리고 78화에서 적은 대로, 일부 약제는 잠들게는 하지만 자연스러운 수면 구조와 다른 상태를 만든다. 잠든 시간이 늘어도 기억 공고화에 필요한 단계가 확보되는지는 별개의 문제라는 뜻이다.

이것이 86화에서 수면제를 다룰 때의 전제가 된다. "잠들었다"와 "잘 잤다"와 "회복됐다"는 세 개의 다른 문장이고, 약은 첫 번째를 확실히 바꾸지만 나머지 둘에 대해서는 약제마다 근거가 다르다.

학습이나 중요한 인지 작업을 앞두고 수면제를 처음 쓰는 상황이라면, 이 점을 진료실에서 함께 논의할 값이 있다.

밤샘이 만드는 다음 날

마지막으로 하룻밤의 즉각적 대가를 정리한다. 장기 결말은 불확실해도 다음 날의 변화는 실험으로 잘 측정돼 있다.

• 주의력의 순간적 단절이 늘어난다. 짧게 반응이 사라지는 현상이 반복되며, 본인은 인지하지 못한다.
• 작업 기억과 판단이 떨어진다. 특히 여러 정보를 동시에 다뤄야 하는 과제에서.
• 감정 반응이 커진다. 부정적 자극에 대한 뇌 반응이 증폭되고 조절이 약해진다는 영상 연구들이 있다.
• 위험 감수 성향이 변한다는 결과들이 있다.
• 통증에 더 민감해진다(184화).

이 목록에서 실용적으로 가장 위험한 것은 자기 상태를 인식하지 못한다는 점이다(81화). 그래서 밤샘 다음 날에는 중요한 결정을 미루는 것이 가장 확실한 대응이 된다.

그리고 이것은 학습에도 적용된다. 밤을 새워 공부한 다음 날의 시험은 저장과 인출 양쪽에서 불리한 조건에서 치러진다.

그리고 아이와 청소년에게는 이 화의 무게가 더 크다. 학습량과 수면을 맞바꾸는 선택이 반복되면, 투입한 시간이 저장되지 않는 구조가 된다. 시간을 늘리는 것보다 저장이 되게 하는 것이 총 학습량을 늘리는 길이다(80화).

정리

• 핵심 — 수면은 기억의 저장만이 아니라 입력 능력에도 관여하며, 학습 후의 수면이 성적을 바꾼다. 수면 중 뇌 노폐물 제거가 활발해진다는 발견은 유망하지만 사람에서의 인과 사슬은 확립되지 않았다.
• 근거 등급 — [RCT] 학습-수면 실험은 통제된 조건에서 반복 확인됐다. 노폐물 제거 기전은 [기전]이 주로 동물 실험이고, 수면과 치매의 관계는 [코호트]이며 역인과가 크게 걸린다.
• 내가 할 것 — 새로 배운 날은 수면을 확보한다. 밤샘 학습을 피하고 분산 학습과 수면을 조합한다. 어려운 문제는 자고 나서 다시 본다.
• 모르는 것 — 사람에서 노폐물 제거의 규모와 결말 기여, 수면과 치매 사이 인과의 방향과 크기가 확정되지 않았다.