최근 이루어진 연구에서 잠자는 동안 사람들이 기분 좋은 냄새를 맡도록 훈련되면 깨어있을 때와 같은 조건을 유지할 수 있게 된다는 결과가 발표되었다. 이것은 모든 학생들에게는 꿈 같은 이야기이다: 최근 학술지 ‘Nature Neuroscience’지에 발표된 연구논문에 의하면 우리는 잠을 자는 동안에도 새로운 정보를 배울 수 있다.
이스라엘의 레호보트 (Rehovot)의 와이즈만 과학연구소(Weizmann Institute of Science)의 아나트 아르지(Anat Arzi)의 연구팀은 55명의 건강한 참가자들을 대상으로 하여 소리와 연관된 향기를 연결시키도록 학습시키는 전통적인 조건화 방법이라 불리는 학습방법을 통해서 잠을 자면서도 학습하는 방법에 대해 연구했다.

연구자들은 반복적으로 연구 참여자들에게 잠을 자는 동안에 샴푸나 탈취제와 같은 좋은 냄새와 썩은 생선이나 고기와 같이 나쁜 냄새에 노출시키고 각 향기에 대해서 연관되는 특정한 소리를 들려주었다. 수면은 기존 기억을 강화시키는데 중요한 역할을 하며 이러한 조건은 잠을 못 자고 깨어있는 사람들의 냄새를 맡는 행위에 변화를 일으킨다는 것은 잘 알려진 사실이다. 연구 참여자는 좋은 냄새와 연관된 소리를 들을 때 강하게 냄새를 맡았지만 불쾌한 냄새와 연관된 소리에 대해서는 약하게 반응했다.

하지만 최근 연구결과에 의하면 수면 조건화는 이들이 잠에서 깨어난 후에도 지속된다는 점이 밝혀졌다. 냄새가 없더라도 연관되는 소리를 듣게 되면 강하거나 약하게 냄새를 맡게 된다. 참여자들은 냄새와 소리 사이의 관계를 학습했다는 사실을 완전히 모른 상태였다. 이러한 효과는 이러한 조건화가 수면의 순환과정에서 이루어졌는지 여부와 상관없이 나타났다. 하지만 냄새를 맡는 반응은 밤에 잠을 잘 때 두 번째 절반에 해당하는 시기에 일어나는 빠른 눈운동 단계(rapid eye movement, REM)에서 연관성을 학습한 참여자에게 약간 더 많이 나타났다.
아르지는 잠을 자는 동안에 좀 더 복잡한 정보를 학습할 수 있을 것이라고 생각했다. 그녀는 “자신의 숙제를 베개 삼아 잠을 자게 되면 아침에 그것을 알 수 있게 되는 것을 의미하는 것은 아니다. 수면과정에서 학습을 할 수 있는 능력에는 확실한 한계가 있다. 하지만 나는 사람들이 우리가 보여준 것 이상의 것을 할 수 있을 것이라고 생각한다”고 말했다.

지난 2009년에 영국 케임브리지의 영국 의학연구위원회 소속의 인지뇌과학 연구소(MRC Cognition and Brain Sciences Unit)의 신경과학자인 트리스탄 베킨스타인(Tristan Bekinschtein)의 연구팀은 최소한의 의식을 갖고 있거나 식물인간 상태의 일부 환자들은 그들의 눈에 공기를 불어주면 눈을 깜빡이는 전통적인 조건화 반응을 한다는 사실을 보고한 바 있다(Bekinschtein, T. A., et al. 2009). 이러한 조건화된 반응은 임상의들이 궁극적으로 이러한 신경질환을 진단하는데 도움을 주고 환자가 회복되는 것을 예측할 수 있게 해준다. 베킨스타인은 “만일 수면학습에 연관되는 신경네트워크가 깨어 있을 때 사용되는 신경네트워크와 유사한지 여부가 확인되어야 한다”고 말했다.

아르지의 연구팀이 발견한 사실은 이러한 목적을 위해서는 유용할 수 있고, 공포증과 같은 질환에서 행위를 변화시키는데 도움을 줄 수 있는 ‘수면치료’에 사용될 수 있다. 아르지는 “우리는 수면학습을 통해서 행위를 변화시키는 것을 수행하려고 한다. 우리는 또한 여기에 연관되는 뇌의 메커니즘을 조사하고 식물인간의 상태나 코마와 같이 다른 변화된 의식에서 사용할 수 있는 학습의 형태를 연구하려고 한다”고 말했다.

출처: ‘네이처’ 2012년 8월 27일 (Nature doi:10.1038/nature.2012.11274)
원문참조:
Arzi, A. et al. Nature Neurosci. http://dx.doi.org/10.1038/nn.3193 (2012).
Bekinschtein, T. A., et al. Nat. Neurosci. 12, 1343?1349 (2009).