새로운 연구에서 NREM 수면이 뇌 활동을 동기화하여 인지 성능을 향상시키는 방법이 밝혀졌습니다. 이 발견은 수면 장애에 대한 새로운 치료법과 뇌력을 높이는 방법으로 이어질 수 있습니다.
라이스 대학교, 휴스턴 메소디스트 신경 시스템 회복 센터, 웨일 코넬 의대의 연구원들은 비급속안구운동(NREM) 수면이 인지 기능을 개선하는 방법에 대한 획기적인 발견을 발표했습니다. 이 연구는 출판 저널 Science에 실린 내용에서는 NREM 수면이 뇌 동기화와 정보 인코딩에 있어서 필수적인 역할을 한다는 점을 밝혔습니다.
“저희 연구는 수면이 인지 기능에서 하는 역할에 대한 기전적 이해를 심화시킬 뿐만 아니라 특정 뇌 자극 패턴이 수면의 일부 이점을 대체할 수 있다는 것을 보여줌으로써 새로운 영역을 개척했습니다.” 공동 저자인 Valentin Dragoi는 Rice, Rosemary 및 Daniel J. Harrison III의 신경 보철학 분야 대통령 명예 교수이자 Weill Cornell의 신경 과학 교수로서 다음과 같이 말했습니다. 보도 자료.
이 연구는 가벼운 수면이나 낮잠 중에 일반적으로 경험되는 NREM 수면이 신경 및 행동 성능을 향상시키는 방법을 보여줍니다. 이 새롭게 발견된 이해는 수면 장애를 치료하고 인지 기능을 향상시키는 우리의 접근 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
연구팀은 시각적 구별 과제에 참여한 원숭이의 신경 활동을 모니터링하기 위해 고급 다중 전극 어레이를 사용했습니다. 그들의 연구 결과는 NREM 수면 후 과제 수행 능력이 상당히 향상되었으며, 동물들이 회전된 이미지를 더 정확하게 구별한다는 것을 보여주었습니다.
"수면 중에 우리는 저주파 델타파 활동이 증가하고 다양한 피질 영역에 걸쳐 뉴런 간에 동기화된 발사가 일어나는 것을 관찰했습니다." Dragoi 연구실의 전 연구원이자 현재 Weill Cornell의 신경외과 레지던트인 저자 Natasha Kharas가 보도자료에서 말했습니다. "그러나 수면 후에는 수면 전에 비해 뉴런 활동이 더욱 동기화되지 않아 뉴런이 더 독립적으로 발사할 수 있었습니다. 이러한 변화로 인해 정보 처리의 정확도가 향상되고 시각 작업에서 성능이 향상되었습니다."
또한, 이 연구는 시각 피질의 저주파 전기 자극을 사용하여 수면의 신경 효과를 인공적으로 시뮬레이션하는 것도 작업 성능을 향상시킨다는 것을 밝혔습니다. 이는 수면의 인지적 이점이 실제 수면 없이도 복제될 수 있음을 시사합니다.
"이 발견은 수면의 회복 및 성능 향상 효과 중 일부가 실제 수면 없이도 달성될 수 있음을 시사하기 때문에 중요합니다."라고 Dragoi는 덧붙였습니다. "깨어 있는 상태에서 수면과 같은 신경 비동기화를 재현하는 능력은 수면 장애가 있는 개인이나 우주 탐사와 같은 완화 상황과 같이 수면이 불가능한 상황에서 인지 및 지각 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다."
이 연구는 신경망 모델을 통해 이 현상을 더욱 탐구하여 수면 중에 흥분성 및 억제성 뇌 연결이 모두 약화되는 것을 보여주었습니다. 이 비대칭적 약화는 신경 흥분을 증가시켜 뇌 기능을 최적화합니다.
드라고는 "우리는 뇌가 수면 후에 사용하는 놀라운 해결책을 발견했습니다. 즉, 작업에 참여하는 신경 집단은 수면 중에 동기화 입력을 받았음에도 불구하고 수면 후에 동기화 수준을 줄이는 것입니다."라고 덧붙였습니다.
결국, 이 연구는 NREM 수면의 메커니즘을 밝힐 뿐만 아니라 수면과 상관없이 인지 기능을 향상시킬 수 있는 혁신적인 뇌 자극 치료법의 길을 열었습니다.
이번 연구는 신경 과학 분야에서 큰 진전을 이루었으며, 우주 탐사와 같은 의료 분야와 고스트레스 환경에서 미래 응용 분야에 큰 기대를 걸고 있습니다.