'잠'은
인생의 1/3을 차지합니다.
하지만 우리는 수면을 완전히 이해하고 있을까요?
이천년전, 갈레노스는
고대 가장 촉망받는 의학자중 한명 이었습니다.
그는 우리가 깨어있을때
우리 뇌에서 원동력이
몸의 여러부분으로 흘러가
신체부위를 움직이고 뇌는 마르게 된다고 주장했어요.
그리고 우리가 잠을잘때
나머지 신체에 퍼져있는 수분이
뇌로 돌아와
뇌를 다시 채우며
정신을 맑게 한다고 생각했습니다.
정말 터무니없는 이야기로 들리죠.
하지만 갈레노스는 단순히 수면에대해 설명하려고 한것입니다.
우리가 매일 반복하는 수면말이죠.
우리는 경험상 잠을자면 정신이 맑아짐을 알아요.
또 잠을 못자면
멍해지는 것두요.
하지만 우리는 갈레노스 당시보다 수면의 중요성을 더 잘알지만
우리는 아직도 왜 우리의 많은 활동중에서 수면이
이 믿을수 없는 회복의 능력을 가지고 있는지 이해하지 못합니다.
그래서 오늘 저는 여러분께
이 질문에 새로운 해답이될 최근 연구들을 소개하려합니다.
우리는 연구에서 사실 수면이
뛰어난 해결책으로 설계된것임을 발견했어요.
뇌의 기초적요구를 채우고
타 장기 대비 많은것을 요구하는 뇌를 만족시키기 위한 해결책이죠.
우리가 보아온 대부분의 생물학은
문제들과 그에 따른 해결책의 연속이라고 생각할수 있습니다.
그리고 모든 장기가 해결해야하는 첫번째 문제는
영양분을 지속적으로 공급하여
신체의 모든 세포를 가동하는것이죠.
뇌에서는 이것은 더욱 중요해요.
뇌의 강렬한 전기신호는
신체에 공급되는 에너지의 25%를 소모합니다.
신체 질량의 겨우 2%를 차지하면서 말이죠.
그래서 순환계가
영양분 공급문제를 해결합니다.
혈관으로 영양분과 산소를 신체 곳곳에 보냄으로 말이죠.
이 동영상에서 실제로 볼수 있어요.
우리는 살아있는 쥐의 뇌혈관을 이미지화 했습니다.
이 혈관들은 복잡한 네트워크를 구성하며
뇌전체에 퍼저있죠.
뇌 표면에서 시작하여
조직 안쪽까지 말이죠.
이렇게 퍼진 혈관을통해 영양분과 산소를 뇌의 모든세포에 공급합니다.
모든 세포가 영양소를 연료로 사용하는 동시에
모든 세포는 부산물로 노폐물를 생산합니다.
그리고 이 노폐물 청소는
각 장기가 해결해야하는 두번째 기초적 문제입니다.
이 그림은 인체의 림프계를 보여줍니다.
림프계는 노폐물 문제를 해결하기 위해 진화했고
전신에 퍼진 제2의 혈관 네트워크를 형성합니다.
림프계는 세포사이에서 단백질과 또 다른 찌거기를 받아들이고
한곳에 모아 혈관에 버립니다.
그러면 노폐물이 처리되지요.
하지만 이 그림을 더 자세히 보시면
무언가 이상한점을 발견할거에요.
머리부분을 확대해보면요.
여러분은 뇌에 림프관이 없다는것을 발견할겁니다.
말이 안된다고 생각드시지 않나요?
뇌는 격렬히 활동하는 신체기관이고
그에따른 많은 양의 노폐물을 생산하며
그 노폐물은 효율적으로 처리되어야 하잖아요?
그런데 뇌에는 림프관이 없고 다시말해,
나머지 신체에서 노폐물을 치우는 방식이 뇌에는 적용되지 않는다구요.
그러면 뇌는 노폐물 처리 문제를 과연 어떻게 해결할까요?
이 평범해 보이는 질문이
우리팀이 이 이야기에 개입하는 곳입니다.
우리는 이것을 발견했습니다.
뇌를 깊이 들여다보고
뉴런과 혈관들을 연구하면서요.
노폐물 처리 문제에 대한 뇌의 해결책은
정말 예상 밖이었습니다.
독창적이었고
또한 아주 아름다웠습니다.
우리가 찾은것을 알려드릴게요.
뇌에는 투명한 뇌척수액이 모인 커다란 장소가있습니다.
CSF라고 부르죠.
이 뇌척수액이 뇌의 외부 주변 공간을 채우고 있죠.
뇌의 내부 노폐물은
외부의 뇌척수액으로 이동합니다.
이 노폐물은 혈관으로 버려지죠.
이방식은 림프계와 비슷하지요?
하지만 흥미로운 점은 뇌안쪽의 노폐물과 수액은
아무렇게나 빠져나와 뇌척수액으로 오는것이 아닙니다.
그곳에는 이과정을 계획하고 돕도록 특화된 배관망이 존재합니다.
이 비디오에서 보실 수 있어요.
살아있는 쥐의 뇌를 시각화 했습니다.
왼쪽 화면은
뇌 표면의 활동을 보여주며
오른쪽 화면은
뇌 내부의 활동을 보여줍니다.
내부 조직을요.
혈관은 붉은색으로 표시했구요,
뇌를 감싸는 뇌척수액은 초록색입니다.
우리가 놀란부분은,
뇌의 외부에 위치한 수액이
외부에만 머물지 않았다는 것입니다.
뇌척수액은 뇌를 통과해 뇌내부로 밀려 들어가며
혈관의 표면을 따라서 이동합니다.
혈관을 따라 뇌를 청소해나가면서
뇌세포 사이에 많은 노폐물을 실제로 청소하고 있었죠.
한번 생각해보세요.
이렇게 혈관의 외부를 이용하는것은
문제 해결을 위한 정말 영리한 설계입니다.
왜냐하면 뇌는 단단한 두개골에 쌓여있고
세포들로 가들차있죠.
그래서 뇌 내부에는 여분의 공간이 없거든요.
림프계와같은 제2의 혈관들이 들어갈 여유공간 말이죠.
그런데 혈관은요.
뇌이 표면에서 시작해서
뇌의 모든세포에 연결되있단 말입니다.
다시말하면 이 수액이
혈관의 외부를 따라 이동하게되면
뇌의 모든 곳까지 쉽게 이동할수 있다는 거죠.
그래서 이것은 정말 영리한 방법이에요.
혈관의 용도를 변경하여
제2의 혈관인 림프계의 관으로 활용하여
사실상 림프계관이 필요없도록 설계됐어요.
이것이 신기한 이유는 다른 어떤 신체기관도
이러한 방법으로
세포사이의 노폐물을 청소하지 않기 때문입니다.
이것은 뇌 독특한 청소방식입니다.
하지만 가장 놀라운 연구결과는
이 모든것들
지금 말씀드린
뇌사이를 통과하는 수액에 관한 이야기는
뇌가 잠을 잘때만 일어난다는 것입니다.
여기 왼쪽 영상은
실험쥐가 깨어있을때 뇌척수액의 이동량을 보여줍니다.
거의 없죠.
하지만 같은 실험쥐가
잠잘때를 기다려 보면
뇌척수액이 뇌로 밀려오는것을 볼수있습니다.
우리가 또 발견한것은
뇌가 잠드는 그순간
뇌세포는 수축을하고
세포사이의 공간을 넓힙니다.
그렇게 뇌척수액이 들어와
노폐물을 청소하게 되죠.
갈레노스의 연구는 사실상 올바른 방향으로 가고있었죠.
잠을 잘때 수분이 뇌로 모인다고 기록을 했으니까요.
그로부터 2000년이 지난 지금 우리의 연구는
뇌의 활동을 이렇게 정리합니다.
뇌가 깨있을때
즉, 뇌가 가장바쁠 땐
버려질 노폐물들을
세포사이에 방치합니다.
그리고 뇌가 잠이들면
즉, 뇌가 한가해지면
청소 모드로 변경합니다.
그래서 뇌세포 사이에 쌓인 그날의 노폐물을 청소하게 됩니다.
이것은 여러분과 저의 생활과 비슷합니다.
우리는 주중에 일로 바쁠때는 집안일을 잠시 미뤄두죠
그리고 주말이 되면 밀린 집안일을 합니다.
전 지금 노폐물 청소에 대해 계속 이야기 했어요.
하지만 그 노폐물에 대해 자세히 설명하지 않았죠.
우리가 건강하기 위해 잠자는동안 청소되어야 하는 노폐물 말이죠.
최근의 노폐물 연구는
대부분 베타 아밀로이드에 집중되어있죠.
이것은 뇌에서 끊임없이 생산되는 단백질이에요.
제 뇌는 지금도 이걸 만들어요.
여러분의 뇌도 마찬가지구요.
하지만 알츠하이머병 환자는
베타 아밀로이드가 뇌 세포사이에 축적되면
청소가 되어야 하지만 그대로 방치되고
이 방치된 베타 아밀로이드는
이 끔찍한 질병의 중요한 발병 원인으로 알려져있습니다.
그래서 우리는 이 베타 아밀로이드가 얼마나 빨리 치워지는지
뇌가 깨어있을때와
잠자고 있을때를 비교했어요.
그리고 우리는 확실히
베타 아밀로이드의 제거는
잠자는 뇌에서 더 활발함을 발견했습니다.
그래서 수면이
노폐물 처리 문제의 해결책이라면
이 발견은 수면과 알츠하이머병의 관계에 대한
우리의 생각을 극적으로 바꿀지도 모릅니다.
최근 여러 임상연구는
알츠하이머 발병전인 환자들중에
악화된 수면의 질과 수면시간이
뇌에 많은 양의 베타 아밀로이드의 축적과 연관이 있다고 말합니다.
비록 이 연구들이 부족한 수면이나 수면의 질이
알츠하이머의 원인이라고 증명하지 않지만
베타 아밀로이드같은 노폐물의 처리가 이루어지지 않는다면
알츠하이머 같은 질병의 발병에 일조할수 있다고 이야기합니다.
이 최신연구가 우리에게 말하는것은
여러분 모두가 이미 알고 계시고
갈레노스도 알고 있었던 것처럼
수면이 우리의 정신을 상쾌하고 맑게 하고
실제로 중요한 역할을 한다는 사실입니다.
여러분과 저는 매일밤 잠을 잡니다.
하지만 우리의 뇌는 절대 쉬지 않죠.
비록 우리몸은 움직이지 않지만
우리의 생각은 꿈속 어딘가를 걸어다녀요.
이 뇌라는 훌륭한 기관은
청소와 유지가 꽤 힘들죠.
상상할수 없을만큼 복잡한 기관이기 때문이죠.
마치 집안일 처럼
이 일은 매우 더럽고 생색이 나지 않는 일이지만
매우 중요합니다.
만약 여러분이 주방을 한달간 방치한다면
순식간에 사람이 살수없는 곳이 될거에요.
뇌의 경우의 이러한 방치의 결과는
더러워서 부끄러운 조리대와 비교못할정도로 큽니다.
왜냐하면 뇌의 청소는
우리의 신체와 정신의 건강과 기능이 걸린 문제이기 때문이에요.
그래서 현재 뇌의 기초 집안일을 이해하는것이
내일의 질병을 막고 치료하는데 결정적인 역할을 할지 모릅니다.
감사합니다.
(박수)