지금까지 수면이 기억과 학습에 필요한 기억강화(Consolidation)에 중요한 역할을 한다는 사실은 알려져 있었으나, 새로운 학습에도 수면의 역할이 중요하다는 사실이 규명된 것은 이번이 처음이다.

유 교수는 '수면부족 상태에서의 인간 기억능력 저하(A deficit in the ability to form new human memories without sleep)'라는 제목의 논문을 통해 이 같은 연구결과를 발표하고 "부족한 수면은 새로운 기억의 생성·유지에 필요한 해마(Hippocampus)의 기능을 일시적으로 저하시킨다는 현상을 발견했다"고 밝혔다.

유 교수팀은 18세에서 30세사이의 건강한 피험자 28명을 14명씩 2개의 집단으로 나눈 후, 한 집단은 35시간 이상 수면을 취하지 못하게 하고 여러 장의 사진을 보여주며, 기억여부를 확인했다. 동시에 뇌기능을 MRI(fMRI, Functional MRI)를 통하여 관찰하는 작업을 병행했다.

대조 집단은 평상시대로 7시간에서 9시간의 충분한 수면을 취하게 한 후, fMRI실험에 참가시켰다. 이틀 후 수면이 부족한 피험자들은 수면부족 상태에서 본 사진을 잘 기억하지 못했으며, 정상 수면자에 비해 기억능력이 19%나 떨어지는 것으로 나타났다.

기억 습득 당시에 실시된 fMRI 결과는 수면부족이 해마의 기능을 일시적으로 저하시킴을 증명했다. 아울러 뇌의 시상(Thalamus)과 뇌줄기(brainstem, 뇌간)가 저하된 해마의 기능을 보조하는 현상도 목격됐다.

연구팀 관계자는 "연구결과는 35시간 동안이라는 일시적 수면부족과 기억의 상관관계를 도출한 것"이라며 "장기간에 축적된 수면부족도, 인간의 기억(memory), 그리고 전반적인 학습 (Learning)에 영향을 줄 수 있다는 가능성도 내포하고 있다"고 밝혔다. 한 KAIST 관계자는 "뇌과학분야 연구는 그 중요성에도 불구하고 지금껏 한국에서는 관련 논문을 접하기가 쉽지 않았다"며 "유 교수의 이번 논문발표는 KAIST가 국내 뇌과학 연구분야에서 중요한 역할을 하게 되는 계기가 될 것으로 보인다"고 평가했다.

한편 유 교수는 매년 여름학기에 KAIST 에 머물면서 강의를 하고 있으며, 학생들과 같이 연구업무를 수행하고 있으며, KAIST 바이오시스템학과 박사과정 학생의 지도교수도 맡고 있다.

유 교수는 "지난 2003년에도 KAIST 바이오시스템학과와 KAIST 뇌과학연구센터의 공동실험에 참가한 바 있다 "며 "KAIST가 보유하고 있는 MRI 환경하의 뇌파실험(EEG)가동 기술은 수면연구에 꼭 필요한만큼, 이를 활용한 국제적 공동연구 환경 조성과 연구기금의 확보가 필요한 시점"이라고 말했다.
 

▲ 수면부족  집단이 상대적으로 기능이 저하된 부분을 보여주는 평면적인 영상. 연구팀은 28명의 해부학적 위치를 표준뇌좌표로 변환했다. ⓒ2007 HelloDD.com