매일 밤 잠자는 뇌에선 신경조직을 씻어내는 세척(brainwash) 작업이 진행된다는 연구 결과가 나왔다. 잠잘 때 뉴런(신경세포)의 활동이 조용해지면 혈액이 빠져나가고 대신 뇌척수액(CSF)이 흘러들어오는데, 이 뇌척수액이 맥파(pulse wave)의 리듬을 타고 뇌를 씻어낸다는 것이다.
이렇게 뇌에 유입하는 뇌척수액은 또한 뇌파(brain wave·뇌전도) 활동, 뇌 혈류 등과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.
수면 도중 뇌척수액의 이런 작용을 실제로 관찰된 건 처음이다. 미국 보스턴대 공대의 로라 루이스 생의학 공학 부교수 팀은 이런 내용의 논문을 31일(현지시간) 저널 '사이언스(Science)'에 발표했다.
이 대학이 온라인에 공개한 논문 개요(링크) 등에 따르면 이번 연구 결과는, 수면 패턴의 교란과 연관된 알츠하이머병, 자폐증 등의 신경·정신질환을 이해하는 중요한 통찰이 될 것으로 과학자들은 기대한다.
루이스 교수는 "뉴런에 전기적 활동 파장이 존재한다는 건 알려진 사실이나 뇌척수액에도 파장이 있다는 건 지금까지 알지 못했다"라고 말했다. 뇌파의 주파수가 낮아지는 서파(slow-wave) 활동과 뇌척수액의 흐름이, 뇌에서 기억을 훼손하는 독성 단백질의 배출을 돕는다는 연구 결과는 이전에도 나왔다.
나이가 들면 뇌에서 서파의 형성이 줄고, 그러면 뇌의 혈류에 나쁜 영향을 줘 잠잘 때 뇌척수액의 파동이 감소하며, 독성 단백질의 축적과 기억력 감퇴로 이어진다는 것이다.
이때만 해도 과학자들은 뇌파·혈류·뇌척수액 파동 등을 각각 별개로 보려는 경향이 있었는데 이번 실험에서 뗄 수 없는 관계라는 게 드러났다. 연구팀은 다음 단계로 실험 대상군의 연령을 높여, 노화가 수면 중 뇌 혈류와 뇌척수액 흐름에 어떤 영향을 주는지 밝힐 계획이다.
뇌파와 뇌 혈류, 뇌척수액 흐름 등의 완벽한 협응이 어떻게 이뤄지는지도 풀어야 할 과제다.
지금까지의 관찰 결과는, 항상 신경 변화가 먼저 일어나고 뇌의 혈액이 흘러나가며, 이어 뇌척수액이 들어온다는 것이다.
잠잘 때 뇌에서 뉴런의 활동 수위가 낮아지면 산소 수요가 줄어 혈액이 유출되고, 낮아진 뇌압을 안전한 수위로 복원하기 위해 뇌척수액이 들어온다는 게 과학자들의 추론이다.
하지만 인과관계는 성립되지 않는다고 선을 긋는다. 이 과정의 한 부분이 다른 부분을 유발하는지, 아니면 이 모든 것을 움직이는 숨겨진 힘이 존재하는지는 아직 알 수 없다는 것이다.