렘 수면은 뇌를 따뜻하게 하기 위해 존재?

수면에는 렘 수면(Rapid Eye Movement sleep)과 논렘 수면(Non-REM sleep)이 있다. 렘 수면은 수면 중이면서 뇌가 각성 상태에 있어 안구에 급속 운동도 생긴다. 이런 렘 수면에는 기억이나 학습을 강화하는 역할이 있다고 되어 있지만 새롭게 렘 수면은 뇌를 따뜻하게 하기 위해 존재한다는 가설이 제창됐다.

렘 수면과 논렘 수면을 번갈아 반복하는 수면 패턴은 주로 조류나 포유류에서 보이지만 최근 어류나 벌레류에서도 비슷한 수면 패턴이 있다는 연구 결과가 보고됐다. 또 한때 꿈꾸는 건 렘 수면 때에만이라고 했지만 실제로는 논렘 수면 도중 렘 수면 때와 다른 패턴 꿈을 꾸고 있다고 한다. 보통 논렘 수면은 뇌에서 독소를 제거하는 역할을 하며 렘 수면은 기억을 정리하고 학습한 걸 정착시키는 역할이 있다는 가설이 우세하다. 그런데 캘리포니아대학 LA 수면 과학자인 제롬 시겔은 렘 수면은 뇌를 따뜻하게 하기 위해 존재한다는 가설을 내세우고 있다.

그는 자연계에선 체온이 낮은 항온동물만큼 렘 수면 시간이 길고 체온이 높은 조류 등에선 전체적으로 렘 수면이 적다고 지적한다. 또 복극에 서식하는 순록은 여름보다 겨울이 43%나 수면 시간이 길고 사냥 채집 사회인도 추운 계절은 1시간 정도 길게 잔다고 한다.

이 체온과 렘 수면 관련성에 주목한 그는 렘 수면은 뇌를 떨리게 하는 것 같은 것이며 논렘 수면 중 너무 떨어진 뇌를 따뜻하게 하기 위해 존재하는 게 아닐까 주장하고 있다. 실제로 렘 수면 중에는 뇌가 활발해지고 온도가 올라간다고 한다. 그는 렘 수면은 논렘 수면시 대사 저하와 에너지 소비 감소에 따른 체온 저하에 의해 야기되는 서모스탯처럼 제어된 뇌를 따뜻하게 하는 메커니즘으로 생각할 수 있다며 수면은 뇌 온도를 각성시 체온 근처까지 상승시킨 뒤 종료된다고 밝혔다.

그는 또 렘 수면은 기억이나 학습을 정착시키는 역할을 한다는 기존 가설에 대해 의문점이 있다고 지적한다. 논렘 수면으로 독소를 흘린 뒤 렘 수면으로 뇌를 활동시키는 게 다소 불합리하다고 할 수 있을지 모르고 렘 수면과 인지 능력 사이에 명백한 관계는 없다고 주장하고 있다.

렘 수면과 인지 능력가 관계에 의심을 던지는 사례로 그는 오리너구리 렘 수면은 인간을 포함한 어떤 동물보다 길고 하루 수면으로 최대 8시가넹 이른다는 사실을 들고 있다. 사실 오리너구리가 기억과 학습을 위해 최대 8시간 렘 수면을 필요로 한다는 주장은 다소 어려울 수 있다. 하지만 오리너구리가 속하는 목은 포유류 벌레 특성을 겸비하고 있으며 불완전한 항온성으로 체온 조절 능력이 낮다고 생각하면 오리너구리는 수면 중 뇌온을 유지하기 위해 더 많은 렘 수면을 필요로 한다는 가설에는 설득력이 생긴다는 것. 한편 렘 수면 징후를 나타내지 않는 포유류에는 돌고래를 들 수 있다. 돌고래는 뇌 절반만 번갈아 가며 반구 수면을 실시하기 때문에 한 뇌가 히터 역할을 하고 있어 렘 수면으로 뇌온을 올릴 필요가 없다고 추측하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.