수면은 우리가 참으래야 참을 수 없는 꼭 필요한 것입니다. 수면은 누구에게나 필요한 것이며 차별이 없습니다. 수면은 달콤하고 활력을 되찾게 해 주는 미스터리이기 때문에 예전부터 과학자들의 호기심을 끌어왔습니다.
생물학적 리듬
인간의 삶은 바다와 마찬가지로 리듬을 가지고 있습니다. 신체는 다양한 시간주기에 따라서 오르락내리락하며, 그에 따라서 인간의 마음도 변화합니다. 이러한 신체 내부의 '생물학적 시계'에 의해서 통제되는 생물학적 리듬에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다.
1. 일 년 주기: 일녀 주기에 따라서 기러기는 철 따라 이동하고, 곰은 동면하며, 인간은 식욕과 수면시간 그리고 기분의 계절적 변화를 경험.
2. 28일 주기: 여성의 평균 생리 주기. 이 주기에 따라 여성의 기분이 달라지는 것에 대해 심리학자들의 찬반 대립이 있음.
3.24시간 주기: 사람의 신체적, 정신적 그리고 성장 호르몬 분비의 변화가 24시간 주기로 일어남. 이는 사람뿐만 아니라 모든 포유류와 조류도 행당함.
4.90분 주기: 사람들이 90분 주기를 갖는 수면의 여러 단계를 어떻게 거치는 것인지를 조사함. 흥미로운 점은 쥐는 9분, 개나 고양이는 25분, 코끼리는 100분 이상처럼 작은 동물보다 큰 동물이 수면 주기가 길다는 점.
수면의 리듬
생물학적 관점에서 이러한 수면의 리듬 중에서 두 가지, 즉 24시간 생물학적 시계와 90분 수면 주기를 더욱 자세하게 알아보려고 합니다.
일주기 리듬이란? 하루의 리듬은 일생의 리듬과 대조됩니다. 새 날이 시작하는 아침에 일어나서 밤에는 마치 죽는 것 같이 잠을 잡니다. 인간의 신체는 생물학적 시계를 통하여 낮과 밤이 교차하는 24시간 주기와 거의 일치하는 동시성을 갖는다. 이를 일주기 리듬이라고 합니다. 체온은 잠이 들면 떨어졌다가 아침이 다가올수록 높아지며, 오후에 최고로 높아지고 잠자리에 들 때까지 조금씩 떨어집니다. 개인차는 있지만 새벽 4시에 잠을 깨면 우리의 신체는 걱정으로 의기소침하고 안절부절못할 수 있습니다. 집에 돈이 필요한데 어떻게 마련할까? 아내와 싸웠는데 기분이 풀렸을까? 자식은 잘 자라고 있는가? 등등등. 하지만 낮이 되면서 신체는 활력을 되찾고 덜 안절부절못하게 됩니다. 다시 활력을 되찾게 됩니다.
최근 실험을 통하여 일주기 각성 수준이 최고에 도달했을 때 사고도 가장 잘하고 기억도 가장 정확하다는 사실을 알았습니다. 나이가 들어감에 따라서 저녁에 활기찬 '올빼미형'에서 아침을 즐기는 '종달새형'으로 바뀌는 경향이 있습니다. 대부분의 대학생들은 올빼미형이므로 하루가 진행되면서 수행이 증진되는 경향이 있습니다. 반면 대부분의 노인들은 종달새형이라 하루가 지나면서 수행이 감소합니다. 대학교 기숙사에서는 밤에 시끌벅쩍하지만 실버타운에서는 조용한 것을 보면 알 수 있습니다.
대륙간 비행은 일주기 리듬을 무너뜨려 시차부적응을 유발하게 되는데, 그 이유는 대륙간에 시간변경이 생겨 일주기 리듬상 자야 할 시점에 깨어있어야 하기 때문입니다. 실험실 연구와 야간 교대 작업자에 대한 연구는 밝은 불빛이 생물학적 시계를 재조정시키는 데 도움을 준다는 점을 밝혔습니다. 따라서 장시간의 비행 후에 생물학적 시계의 재조정을 하려면, 첫날은 어두운 야외에서 보내는 것이 좋습니다.
우리는 수면 스케줄을 조정함으로써 생물학적 시계를 부지불식간에 재조정할 수가 있습니다. 만일 평일에는 밤늦게까지 안 자고 주말에 많은 잠을 자면, '잠 못 드는 일요일 밤'과 '월요병'이 생길 수가 있습니다. 일요일 정오까지 잠을 자고, 단 12시간 후에 새로운 한 주일을 준비하기 위해서 잠을 청하게 되면, 잠을 잘 수가 없기 쉽습니다. 이 사람은 생물학적 시계가 캘리포니아에 맞추어져 있는 4시간의 시차자 있는 뉴욕 사람이나, 아니면 방금 호주의 퍼스에서 시드니로 비행기를 타고 온 사람과 마찬가지입니다. 우리 조상의 생물학적 시계가 하루 24시간에서 해 뜨는 시간과 지는 시간에 조율되어 있었다는 점을 감안할 때, 밤늦게까지 깨어있음으로써 8시간의 수면을 취하기 어려운 오늘날의 많은 젊은이들이 25시간 주기에 가깝게 적응되어 있다는 사실은 흥미로운 점입니다.
수면의 단계
잠이 오고 뇌의 여러 영역들이 의사소통을 중지함에 따라서 의식은 사라지게 됩니다. 하지만 잠을 자면서도 두뇌는 여전히 활동하기 때문에 전화신호음과 같이 단조로운 뇌파 패턴을 보이지는 않고 안 잘 때와 같은 복잡한 뇌파 패턴을 나타냈습니다. 잠을 자는 동안에도 생물학적 리듬을 하고 있기 때문입니다. 약 90분마다 다섯 가지 특징적인 수면단계의 주기가 있다는 게 밝혀졌습니다. 이 사실은 1952년 어느 날 밤에 8세 아동인 아몬드 아세린스키가 잠을 잘 때 알려졌습니다. 그의 아버지인 유진 아세린스키는 그 당시 시카고 대학교 대학원생이었는데, 낮에 수선한 뇌전도기를 테스트해 볼 필요가 있었습니다. 그는 잠을 잘 때 일어난다고 믿고 있었던 안구운동을 기록하기 위해서 아들의 눈 주위에 전극을 부착하였습니다. 오래지 않아서 기계가 미친 듯이 작동하면서 그래프용지에 커다란 지그재그 곡선을 부착하였습니다. 얼마 지나지 않아서 기계가 미친 듯이 작동하면서 그래프용지에 커다란 지그재그 곡선을 그렸습니다. 아세린스키는 기계가 여전히 오작동하는 것으로 생각하였습니다. 그런데 밤시간이 진행되면서, 그 활동은 주기적으로 나타났습니다. 마침내 아세린스키는 이것이 활발한 두뇌활동에 수반된 빠르고 경련을 일으키듯 하는 안구운동을 나타내는 것이라는 사실을 깨닫게 되었습니다. 그러한 안구운동이 일어나고 있는 동안 아들을 깨웠을 때, 아이는 꿈을 꾸고 있었다고 말하였습니다. 아세린스키는 오늘날 REM 수면이라고 알려진 현상을 발견하였던 것입니다.
성인의 수면에서도 유사한 주기가 발생하는지를 알아보기 위해서 나타니엘 클라이 트만과 아세린스키는 지금까지 수많은 자원자들을 대상으로 사용되어 온 절차를 고안해 냈습니다. 이들의 방법과 결과 모두를 이해하기 위해서 여러분이 실험참가자라고 상상해 보면, 밤이 깊어짐에 따라서 여러분은 졸음과 싸우기 시작하고 두뇌 신진대사의 감소로 인해 하품을 하기 시작한다. 하품은 목근육을 펴주고 심장박동을 증가시킴으로써 각성 수준을 높여줍니다. 잠 잘 준비가 되었을 때, 그리고 뺨에 전극을 붙입니다. 다른 장치는 여러분의 심장박동, 호흡속도, 그리고 성기의 발기 정도를 측정할 수 있게 해 줍니다. 눈을 감고 침대에 누워있을 때, 옆방의 연구자는 뇌파검에서 깨어 있기는 하지만 이완된 상태의 비교적 느린 알파파를 관찰하게 됩니다. 이 모든 장체에 적응하고 피로가 쌓임에 따라서 여러분은 잠에 빠져들게 됩니다. 잠이란 우리가 잠에서 벗어나기 전에는 잠을 자고 있었다는 사실을 알지 못하는 상태입니다. 잠에 빠져드는 것은 기억할 수 없는 순간에 일어납니다.
윌리엄 데만트는 자신의 연구에 참여한 15,000명의 참가자 중의 한 명에서 두뇌와 외부세계 사이의 지각이라고 하는 대문이 꽝하고 닫히는 순간을 관찰하였습니다. 데만트는 수면을 못하게 눈꺼풀에 테이프를 붙여 눈을 감을 수 없게 한 상태에서 누워있는 젊은이에게, 평균적으로 6초에 한번 눈에 불빛을 비추고 버튼을 누르라고 하였습니다. 몇 분이 지나자, 불빛 하나를 놓쳤고 그 이유를 묻자, 청년은 "불빛이 없었다"라고 대답하였습니다. 그렇지만 실제로는 불빛이 있었으며, 그가 놓친 이유는 2초간 잠에 빠져있었기 때문이었습니다. 두뇌 활동이 이 사실을 알려주었습니다. 자신이 잠들었었다는 사실을 깨닫지 못한 그는 코에서 15센티미터 위에서 비춘 불빛을 놓쳤을 뿐만 아니라 순간적으로 잠에 빠져들었던 것도 알지 못하였던 것입니다.
