◆꿈에서 발견한 과학자들

케쿨레는 꿈에서 서로 꼬리를 문 뱀을 보고 벤젠의 6각형 구조를 생각해냈다고 한다. 과학사를 보면 이처럼 골치 아픈 문제로 고민하다가 꿈에서 해답을 찾았다는 이야기가 많다. 일상생활에서도 고민거리가 있으면 “한숨 자고 생각해보라”고 충고한다. 잠을 자는 동안 기억들이 서로 연결되면서 전에 없던 새로운 통찰력이 생기기 때문이다.

독일 뤼벡대 신경내분비학과의 얀 본 교수와 우를리히 바그너 박사 연구팀은 2004년 ‘네이처’지에 발표한 논문에서 수면과 통찰력의 관계를 입증했다. 연구팀은 실험대상자를 밤에 수학퍼즐 풀이를 시작해 8시간 동안 잔 그룹과 밤을 새운 그룹, 그리고 아침에서야 퍼즐풀이를 시작해 낮 동안 대기한 세 그룹으로 나눴다. 세 그룹 모두 8시간 뒤 새로운 퍼즐을 풀게 했다.

실험의 핵심은 수학 퍼즐에 일일이 계산을 하지 않고도 답을 알아낼 수 있는 숨겨진 지름길에 있었다. 즉 통찰력이 있으면 쉽게 퍼즐을 풀 수 있다는 말이다.

실험 결과 잠을 잔 그룹에서는 60%가 지름길을 알아냈지만 나머지 그룹에서 알아낸 사람은 22%에 불과했다.

◆잠 못 자면 새로운 기억도 어려워

결국 잠을 잘 못 자면 이전에 습득한 내용들이 장기기억으로 바뀌지 못해 기억이 가물가물해지는 것으로 볼 수 있다. 그런데 밤을 새우고 난 날 일어난 일은 그날 밤 잠을 잘 잤는데도 왜 잘 기억이 나지 않을까?

유승식(37) 미국 하버드대 의대 교수 겸 한국과학기술원(KAIST) 바이오시스템학과 겸직교수는 ‘네이처 뉴로사이언스’ 인터넷판 12일자에 발표한 논문에서 수면이 부족한 사람은 새로운 것을 기억하는 능력도 떨어진다고 밝혔다. 수면 부족은 다음날 새로운 것을 배울 때도 지장을 준다는 말이다.

유 교수팀은 18~30세의 건강한 남녀 28명을 2개조로 나눠 1개조는 35시간 동안 잠을 안 재우고, 나머지 조는 정상적으로 7~9시간 동안 잠을 자게 한 뒤 여러 개의 그림 사진을 보여주는 실험을 했다. 이틀 뒤 처음 보여준 그림과 다른 것들이 섞인 사진들을 보여주며 구별할 수 있는지를 알아봤을 때 수면 부족인 사람들은 평균 19% 정도 기억능력이 떨어지는 것으로 나타났다. 유 교수는 “기능성 자기공명영상(fMRI) 장치로 뇌기능을 관찰한 결과, 처음 사진을 보는 학습을 할 때 해마의 기능이 일시적으로 저하됐다는 사실을 발견했다”며 “잠을 자는 것이 다음날 인간의 뇌가 새로운 기억을 형성하는 데 필수적이라는 사실은 수면 부족이 심화되는 현대 생활에 하나의 경고가 될 수 있다”고 밝혔다.

학습 뒤 수면이 기억강화에 중요한 역할을 한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 하지만 학습 전 수면도 인간의 기억 능력 향상에 큰 영향을 끼친다는 사실은 이번에 처음 밝혀졌다.

KAIST 김대수 교수는 “유 교수팀의 연구는 수면 부족이 새로운 기억형성에도 영향을 미친다는 사실을 실제 인간의 뇌영상을 통해 보여줬다는 데 의미가 있다”고 밝혔다. 그러나 김 교수는 “잠이 장기기억에 기여한다는 이론이 힘을 얻고 있지만 잠의 목적에 대해서는 아직 논란이 많고 수면 부족의 결과에 대한 개인차도 크다”며 “학습과 수면과의 관계는 계속 연구돼야 할 주제”라고 말했다.