잠에 대해서
자대에서 행복한 군생활 중입니다. 마음대로 나가지도 못하는 구속적인 곳에서 역설적으로 자유를 느끼고 있어요. 오히려 인생에서 무언가를 가장 주도적으로 할 수 있는 시기라 생각합니다. 좋은 곳에서 좋은 사람들을 만났기에 가능한 생각이겠죠.
공군에는 휴머니스트라는 인트라넷 카페가 있습니다. 현역 공군인들이 활동하는 카페에서 글을 하나 썼는데 예상치 못하게 인기가 폭발적이었습니다. 기분이 좋기도 하고 사람들이 좋아할만한 소재인듯 해서 인스타 계정에 업로드해요. 아무래도 군 커뮤니티라 '전우님'이나 '다', '까'같은 부자연스럽게 느껴지는 말들이 있지만 그게 나름 글의 아이덴티티인듯 해서 그대로 옮깁니다.
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잠에 대해서
1. 시작하며
일어나서 점호하자마자 다시 누우십니까? 혹은 오전 일과 중 다시 잠자리에 들 것 같습니까? 기상 방송과 함께 말똥말똥한 정신으로 일어난 기억이 가물가물 합니까? 그렇다면 전우님은 수면 부족입니다.
아무래도 수면 의학 최전선에 있는 매슈 워커 교수는 대한민국 군인의 80%를 수면 부족으로 진단하려나 봅니다. 하지만 놀랄 것도 없습니다. 사실상 대부분의 현대인이 수면 부족으로 고생하며 살아갑니다. 아주 심각한 문제입니다. 사태의 심각성을 인지한 매슈 워커 교수는 '우리는 왜 잠을 자야 할까'를 집필합니다. 덕분에 고등학생이었던 저는 수면 부족에서 빠져나올 수 있었습니다. 그러나 제 주변의 많은 사람이 (이 글을 읽고 있을 전우님을 비롯해) 여전히 수면 부족에 시달리는 것 같습니다. 그래서 저도 매슈 워커 교수와 같은 심정으로 이 글을 작성합니다.
글 내용은 '우리는 왜 잠을 자야 할까'를 바탕으로 쓰였습니다.
2. 잠
미래에 전우님과 닮은 부인과 행복한 결혼을 하고, 또 전우님과 붕어빵인 아이를 낳는다고 상상해봅시다. 방금 출산한 아이를 안으며 아내와 함께 감격합니다. 그런데 갑자기 의사가 충격적인 말을 꺼냅니다.
"축하합니다. 검사 결과를 보니 아이는 전혀 문제가 없어요. 아, 다만 지금부터 평생 당신의 아이는 혼수상태에 빠진 듯한 상태가 될 겁니다. 규칙적으로요. 때로는 죽은 것처럼 보일 수도 있어요. 몸이 누워있는 동안 마음속은 놀랍고도 기이한 환각으로 가득해지곤 할 거예요. 생애의 3분의 1은 그렇게 보낼 겁니다. 왜인진 저도 몰라요. 아무튼 행운을 빕니다!"
'큰일 났다. 어떻게 그럴 수 있지? 생애의 3분의 1이면 60년 인생 중 20년을 그렇게 지낸다는 건데, 우리 아이 인생은 끝났어!'
충격적인 이야기를 듣다가 뭔가 흠칫합니다. '어... 이거 잠 아닌가?' 맞습니다. 저를 비롯해 전우님 전부 생애의 3분의 1을 그렇게 지냅니다. 실은 잠을 너무 당연하게 여겨서 이상하다고 생각조차 못 했을 겁니다. 하지만 듣고 보니 충격적입니다. 왜 이런 말도 안 되는 방식을 취하는지 도통 알 수가 없습니다.
아주 오래전, 야생 동물의 위협을 받는 우리 조상은 잠을 자는 방향으로 진화했습니다. 잠을 안 자는 게 유리했다면 잠꾸러기는 도태되는 게 당연합니다. 명백한 위험을 감수한다는 건 이를 상회하는 보상이 있다는 뜻입니다.
"그렇다면 대체 잠이 무슨 도움이 되나요?"
좋은 질문입니다. 답하기 전에 먼저 잠의 종류에 대해 알아봅시다.
3. 렘수면과 비렘수면
사람의 수면 주기는 90분입니다. 깊은 잠에 빠졌다가 얕은 잠으로 올라온 뒤, 다시 깊게 잠들기까지 걸리는 시간이 90분이란 뜻입니다. 수면 의학자들은 잠든 사람의 뇌파를 측정해 수면 단계를 구분했습니다. 아래 그림을 참고합시다.
(업로드한 사진 참고)
우리는 렘수면 - 비렘수면 1단계 - 비렘수면 2단계 - 비렘수면 3단계를 차근차근 밟으며 더 깊이 잠듭니다. 비렘수면의 단계가 높아질수록(잠이 깊을수록) 깨우기 어렵습니다. 기훈단 때 꼭두새벽에 몇 번이나 깨서 뒤척인 건 깊은 수면 상태에 못 들었기 때문입니다. (이는 불편한 잠자리, 낯선 환경, 높은 스트레스 등 다양한 요인이 있습니다.) 근데 위의 그래프를 보면 뭔가 이상합니다. 대충 주기라는 게 보이긴 하는데 정말 규칙적이라고 할 수 있느냐는 겁니다.
사실 잠의 전반기에는 비렘수면이 대부분을 차지합니다. 그러나 후반기에는 렘수면이 대부분을 차지합니다. 사람마다 차이는 있지만 평균적으로 렘수면과 비렘수면의 비율은 3.5:6.5 정도입니다. 그리고 렘수면의 70%는 잠의 마지막 2시간에 몰려있습니다. 이런 쏠림 현상이 나타나는 건 렘수면과 비렘수면의 역할이 다르기 때문입니다.
렘수면은 'Rapid Eye movement'의 약자 REM에서 왔습니다. 잠든 사람의 눈을 보면 가끔 이리저리 움직이는데 그때가 바로 렘수면입니다. 뒤에서 더 자세히 알아볼 이 꿈꾸는 단계의 렘수면은 뇌의 신경 연결을 강화합니다. 비렘수면은 'Non-Rapic Eye Movement'입니다. 말 그대로 비렘수면은 눈 운동이 없습니다. 비렘수면에선 뇌의 불필요한 신경 연결을 솎아내고 제거합니다. 이제 비유를 통해 알아보겠습니다.
점토로 조각상을 만든다고 가정합시다. 우선 점토를 한 움큼씩 떼어내며 윤곽을 잡습니다.(긴 비렘수면의 신경 솎아내기) 그리고 집중적으로 몇몇 부위를 세세하게 다듬습니다.(짧은 렘수면의 신경 강화) 이제 점토를 조금씩만 떼어냅니다.(적당한 비렘수면) 전체적으로 세밀하게 다듬으며 빚습니다.(긴 렘수면)
조각상을 만들 때 필요 없는 점토를 떼는 행위(비렘수면)와 세세하게 만져가며 다듬는 행위(렘수면)가 반복됩니다. 과정을 반복할수록 점토를 떼기보다 다듬는 게 필요합니다. 갈수록 렘수면이 늘어나는 이유가 이해되십니까?
어쨌든 두 과정 전부 조각상을 만드는 데 필수 불가결합니다. 둘 중 하나라도 잘하지 못하면 좋은 조각상 만들기는 그른 셈이죠. 이 결과에서 우린 중요한 걸 알았습니다. 기훈단 시절 전우님은 22시에 누워 06시까지 잘 생각이었습니다. 아뿔싸, 04시에 불침번이 있습니다. 8시간 잘 걸 6시간밖에 못 잡니다. 산수적으로 보면 25% 덜 잔 셈입니다. 하지만 뇌에 필요한 렘수면은 60~90%를 잃습니다.
탄수화물만 먹고 단백질은 먹지 않으면 영양실조에 걸립니다. 수면도 마찬가지입니다. 렘수면 대신 비렘수면만 취하면 우리 신체에 부정적인 영향이 생깁니다. 취침시간이 되자마자 눕지 않고 TV로 에스파를 감상하는 전우님들 모두 잠 영양실조인 셈입니다. 그럼 실제로 각 수면이 어떤 영향을 끼치는지 알아보며 경각심을 갖도록 합시다.
4. 학습
사당오락이란 말을 들어본 적 있습니까? 4시간 자면 붙고 5시간 자면 떨어진다는 말로 잘 시간에 공부하라는 뜻입니다. 하지만 매슈 워커 교수는 그런 거 없고 네 시간 잔 놈도 떨어진다고 말합니다.
4-1) 학습 이전의 잠
우리가 깨어 있는 동안 뇌는 새로운 정보를 흡수해 단기저장소인 해마에 넣습니다. 해마는 정해진 용량이 있어서 데이터를 계속 저장할 수 없습니다. 여기에 눈여겨볼 만한 실험 결과가 있습니다.
실험 집단을 낮잠 집단과 비낮잠 집단으로 나눕니다. 12시에 100개의 얼굴 - 이름 쌍을 기억하는 학습을 합니다. 그리고 인터넷이나 보드게임 등 다양한 활동을 합니다. 이때 낮잠 집단은 잠시 90분 정도 잠을 잡니다. 그리고 18시에 새로운 100개의 얼굴 - 이름 쌍을 학습합니다. 놀랍게도 똑같은 내용을 같은 시간 동안 학습했음에도 낮잠 집단이 20% 높은 성적을 보입니다.
더 나아가 매슈 워커 교수는 결과를 자세히 분석합니다. 낮잠 집단의 학습 능력 비결은 비렘수면 2단계와 관련 있었습니다. 비렘수면 2단계가 보이는 짧고 강력하게 치솟는 전기 활성 패턴이 많이 나타난 사람일수록 더 높은 학습 성과를 보인 겁니다. 놀랍게도 그 펄스가 물결친 곳은 단기저장소(해마)와 장기저장소(피질)를 오갔습니다. 비렘수면 2단계는 단기저장소에서 장기저장소로 기억을 옮겨 새로운 학습을 준비했습니다.
4-2) 학습 이후의 잠
학습 이후의 잠은 'Alt + S'와 같습니다. '저장' 버튼이란 뜻입니다. 잠을 자는 동안 뇌는 새로 획득한 정보를 보호하는 응고 과정을 겪습니다. 이 또한 비슷한 실험이 있습니다. 단어를 학습하고 여덟 시간 동안 잠을 잔 집단과 맨정신으로 보낸 집단 사이의 망각 수준을 확인합니다. 놀라울 것도 없이 잠을 잔 집단이 20~40% 향상된 기억 보유 능력을 보입니다.
이는 교과서적 학습 기억에만 국한되지 않습니다. 매슈 워커 교수는 한 피아니스트의 이야기를 듣습니다.
"어느 작품을 연습하는데 밤늦게까지 해도 잘 안 될 때가 있어요. 똑같은 대목에서 똑같은 실수를 계속 저지르죠. 좌절한 채 잠을 자러 갑니다. 그런데 아침에 일어나서 피아노 앞에 앉으면 그냥 되는 거예요. 완벽하게."
이에 놀란 매슈 워커 교수는 빠르게 오른손잡이들을 모집해, 왼손으로 키보드 자판의 4 - 1 - 3 - 2 - 4와 같은 숫자열을 가능한 한 빠르고 정확하게 입력하도록 시킵니다. 이전과 동일하게 학습 후 깨어있는 집단과 8시간 잠을 잔 집단으로 나눕니다. 뻔합니다. 잠을 잔 집단이 처음보다 속도는 무려 20%나 상승하고 정확도도 35% 향상합니다. 깨어 있던 집단을 다시 8시간 재우고 확인해보니 마찬가지로 뛰어난 성장을 합니다. 모두 자판 누르기의 고수가 된 겁니다. 왜 그런지 심층적으로 분석해보니 재밌는 결과가 나옵니다.
아까 단어를 학습하는 교과서형 기억은 단기저장소에서 장기저장소로 옮겨갔습니다. 그런데 자판 누르기처럼 근육을 사용하는 운동 기억은 의식 아래에서 작동하는(무의식적인) 뇌 회로 전체로 옮겨갑니다. 자고 일어난 뒤에는 의도적인 노력이 아니라 본능적인 습관으로 자판을 누르게 되는 겁니다. 이쯤에서 위대한 슈퍼스타 우사인 볼트의 이야기를 들어봅시다.
볼트는 경기가 열리기 몇 시간 전 낮잠을 자는 습관이 있었습니다. 그러고서 세계 기록을 세우거나 올림픽 결승전에서 금메달을 땁니다. 볼트는 몸소 깨달은 삶의 지혜를 외칩니다.
"잠이 보약이구나!"
5. 망각
다람쥐는 도토리를 흙 속에 숨겨놓고 까먹어 본의 아니게 참나무한테 큰 도움이 된다고 합니다. 그런데 다람쥐가 잠을 자고 난 뒤 숨겨둔 먹이를 더 잘 찾는다는 연구 결과가 있습니다. 참나무에겐 안타깝지만, 식량과 포식자의 위치 등 생존에 중요한 정보를 기억한다는 건 다람쥐에게 큰 이점입니다. 과연 진화적으로 봤을 때 포식자에게 취약한 수면 상태를 감수할 만합니다. 그런데 생존에는 기억만 필요한 게 아닙니다. 망각도 삶의 중요한 요소입니다.
우리가 꿈을 꾸는 건 렘수면 단계입니다. 눈의 격렬한 움직임을 동반하는 렘수면은 뇌파의 움직임도 심상치 않은데, 신기하게도 깨어 있는 수준의 뇌 활성도를 보입니다. 특히 꿈을 꾸면서 활성이 급증하는 뇌 영역이 네 군데 있습니다. (1) 시지각을 담당하는 시공간 영역, (2) 운동 피질, (3) 단기저장소인 해마와 그 주변 지역, (4) 편도체와 띠이랑.
감정을 생성하고 처리하는 편도체와 띠이랑은 놀랍게도 깨어있을 때보다 렘수면 때 30% 더 활성화 됩니다. 이를 보고 매슈 워커 박사는 아이디어를 떠올립니다. '렘수면이 감정과 관련된 일을 하는 걸까?' (다만 몇몇 영역은 활성이 확연히 줄어듭니다. 그중 하나가 합리적 사고와 논리적 의사 결정을 담당하는 전전두엽 피질입니다. 그래서 우리의 꿈은 개연성이 없습니다. 논리를 담당하는 영역이 잠자고 있기 때문입니다.)
매슈 워커 박사는 스트레스와 관련한 노르아드레날린이라는 화학 물질이 렘수면 때 바닥까지 떨어진다는 걸 알아냅니다. 이를 통해 하나의 가설을 세웁니다. 뇌가 완전히 차분한 (노르아드레날린이 적은) 렘수면 환경에서 감정을 자극하는 기억 경험을 재처리한다는 겁니다. 역시나 검증하기 위해 사람을 모집합니다.
사람들은 MRI 스캐너에 들어가 여러 감정을 자극하는 사진을 봅니다. 그리고 12시간 뒤 그 사진들을 다시 봅니다. 물론 한 집단은 잠을 잤고, 다른 집단은 깨어 있었습니다. 우리의 만병통치약 잠을 복용한 집단이 뇌의 감정 반응에서 훨씬 완화된 모습을 보입니다. 심지어 본인이 회상하며 느낀 자극의 정도를 주관적으로 평가하게 했을 때, 깨어 있던 집단에 비해 줄어든 걸 확인할 수 있었습니다.
이처럼 감정을 완화하는 건 렘수면에서도 꿈꾸는 시간이 결정지었습니다. 피실험자들은 꿈이 얼마나 강렬한지보다 꿈꾼 시간이 길수록 지난 감정에 초연한 모습을 보였습니다. 이에 주목할만한 사례인 PTSD 환자가 있습니다.
미국에는 PTSD 환자가 많습니다. 그들은 낮에 끔찍한 기억이 떠오르고, 밤에는 악몽을 꿉니다. PTSD 환자는 신경계에서 노르아드레날린이 정상보다 많이 분비됩니다. 매슈 워커 교수는 이와 더불어 끊임없이 악몽을 꾼다는 사실에 주목합니다.
매슈 워커 교수가 세운 가설은 다음과 같습니다.
- 노르아드레날린을 정상보다 많이 분비하는 PTSD 환자는 안정된 렘수면 상태를 유지하지 못 한다.
- 불안정한 렘수면 상태로 악몽을 꿔도 감정 기억 재처리가 작동하지 않는다.
- 여전히 그대로인 감정 기억은 낮에 PTSD 환자를 괴롭히고, 이를 자각한 뇌는 다시 밤에 악몽을 꾼다.
악순환의 반복입니다. 불안정한 환경에서는 감정 기억 재처리가 제대로 될 리 없습니다. 하지만 우리의 뇌는 고집불통입니다. "계속 악몽을 꿔! 재처리 될 때까지!" 덕분에 낮에는 과거의 감정 기억대로 힘들고, 밤에는 악몽대로 힘들 뿐입니다.
그럴듯한 가설에 운명 같은 일이 벌어집니다. 머리 래스킨드(Murray Raskind)라는 의사는 PTSD 진료실에서 고혈압이 있는 퇴역 군인에게 프라조신(prazosin)을 처방했습니다. 신기하게도 이 약을 처방받은 환자들은 악몽이 줄어들고 PTSD 임상 증상도 나아졌습니다. 알고 보니 프라조신이 환자의 노르아드레날린 농도를 낮춘 겁니다. 덕분에 안정된 렘수면을 취한 뒤 악몽을 꾸자 감정 기억은 정상적으로 재처리되었고, 뇌는 더이상 악몽을 꿀 필요가 없다고 판단한 겁니다. PTSD 환자는 삶의 지혜를 터득합니다.
'잠이 보약이구나!'
6. 기타
이 외에도 수면에 얽힌 놀라운 발견은 많습니다. 창의성만 해도 사례는 차고 넘칩니다. 게다가 질 좋은 수면은 질병에 걸릴 확률도 낮춥니다. 업무 효율은 말할 것도 없습니다. 잠을 충분히 잔 직원이 더 높은 성과를 보이고, 회사에 막대한 금전적 이익이 된다는 명백한 연구 결과가 있습니다. 구글이 괜히 직원 복지에 힘을 쓰는 게 아닙니다. 그런데 누군가는 이렇게 말할 수도 있습니다.
"내가 잠이 좋은 줄 모르는 게 아니다. 할 일이 많아서 잠을 적게 잘 수밖에 없다."
그러나 매슈 워커 교수는 단호하게 말합니다.
"당신이 전날 충분히 잠을 자지 않았기 때문에 오늘 할 일을 다 못 끝낸 것이다."
매슈 워커 교수는 전우님이 7~8시간씩 푹 자지 않으면 전우님의 몸 상태뿐 아니라 주변 사람, 조직 등 주위 환경에도 악영향을 끼칠 수 있다고 조언합니다. 그것도 아주 무자비한 양의 연구 결과와 함께 말이죠.