잠에 빠지면서 변하는 뇌으 변화들 담의 단계

대부분의 사람들은 밤에 잠이 든다. 물론, 어떤 사람들은 낮과 밤이 뒤바뀐 삶을 살고 있다. 그러나 빛이 없으면 일을 하기 어려운 동물이기 때문에 인간이 밤에 어둠 속에서 자는 것은 생물학적으로 자연스러운 일이다. 우리가 당연하게 여겼던 밤의 수면에 대해 더 알아보세요.

사람의 생리적 활동 상태는 크게 잠자는 시간과 깨어 있는 시간으로 나눌 수 있다. 각각의 상태에서는 신체와 뇌의 생리적 상태의 변화가 동등하게 일어나지 않는다. 신체의 생리적 상태는 주로 인체를 구성하는 장기의 움직임을 이용하여 설명할 수 있는 반면, 뇌는 의식적으로 움직임을 일으킬 수 있는 기관이 아니기 때문에 육안으로는 그 활동을 직접 관찰하기 어렵다. 따라서 뇌의 생리적 활동 상태를 설명하기 위해서는 신체와는 다른 방법이 필요하다.

뇌 활동은 뇌를 구성하는 신경 세포의 활동이라고 할 수 있다. 뉴런은 화학적 신호와 전기적 신호를 교환하여 서로 의사소통을 하며, 세포들 사이에서 일어나는 이러한 의사소통 신호를 측정함으로써 뇌 활동에 대한 정보를 얻을 수 있다. 뇌에 직접 전극을 삽입하거나 MRI 등 장비를 이용해 뇌의 활동을 직접 확인할 수 있다. 더 간단한 방법은 뇌를 감싸고 있는 두피 표면에 전극을 부착하고 신경세포에서 발생하는 전기적 신호를 측정하는 것이다. 이 방법은 '뇌전도(EEG)'라고 불린다. 뇌파도에서 측정되고 표현되는 뇌활동, 즉 뇌세포가 생성하는 전기신호를 '뇌파'라고 한다.

수면 단계를 분류하는 데 가장 많이 사용되는 기준은 뇌파이지만 뇌세포에서 발생하는 전기적 신호 외에 근육의 움직임으로 발생하는 전기적 신호를 측정하는 EMG(Electromyogram)인 EOGE(Electroculogram)는 전기 신호, EOG(Electrooculogram)도 사용된다. 이 세 가지 요인의 조합은 수면 중에 일어나는 뇌와 몸의 변화에 대한 거의 모든 정보를 드러낸다.

각성 상태는 '각성 상태'라고 불린다. 각성 상태에서 우리는 시각, 청각, 후각 등 감각을 통해 주변 환경의 변화를 실시간으로 느낄 수 있다. 신체와 뇌는 수동적으로 변화를 받아들이는 것 외에도 환경의 자극 변화에 끊임없이 의식적으로 반응한다. 반면 수면 상태에 들어가면 적극적으로 감각을 받지 못한다. 시력의 경우 잠을 자다가 눈이 감겨서 느끼지 못하는 것은 당연하지만 잠이 든 경험을 떠올리면 냄새나 청각 등 다른 감각을 전혀 느끼지 못한다는 것을 알 수 있다. 즉 잠이 들면 외부 환경의 변화에 대한 의식적 인식과 반응이 일어나지 않는다. 하지만, 이것은 단지 의식적인 인식의 부족일 뿐이고, 뇌는 우리가 자는 동안에도 끊임없이 활동합니다. 또한 뇌 활동의 변화에 따라 몸은 무의식적으로 계속 움직인다.

깨어 있는 동안 발생하는 뇌파를 베타파라고 한다. 베타파는 진폭이 작고 주파수가 높다. 활성 뇌에서는 수많은 유형의 전기 신호가 동시에 발생하며, 두피 표면에서 EEG를 측정하면 이 모든 신호가 한꺼번에 감지된다. 이 신호들이 결합될 때, 대부분의 신호들은 서로 상쇄되는데, 이 결합 신호는 베타파이다.

잠이 들면 뇌활동의 수준이 점차 낮아지고, 뇌파의 진폭은 점차 커지며 진동수는 느려진다. 베타파보다 진폭이 크고 주파수가 느린 뇌파의 유형을 알파파라고 하며 잠드는 초기 단계에서 측정된다. 알파파는 잠들기 직전뿐만 아니라 명상 등 편안한 상태에서도 발생한다.

수면 단계는 크게 렘수면(REM 수면)과 비렘수면(NREM 수면, 비렘수면)으로 나눌 수 있다. 렘수면 단계와 비렘수면 단계에서 발생하는 뇌파(EEG)의 특성에는 차이가 있지만, 두 단계의 분명한 차이는 각 수면 상태에서 발생하는 눈의 움직임이다. 비렘수면 중에는 눈의 움직임이 없는 반면, 렘수면 중에는 안구가 좌우로 움직인다.

수면 단계는 REM과 비REM 수면으로 나뉘며, Dr.에 의해 처음 제안되었다. 1953년 W.C.의 디멘션. 렘수면 및 비렘수면 단계는 특정 뇌파 특성에 따라 여러 하위 단계로 더 나뉜다. 평균적으로 렘수면이 전체 수면시간의 25%를 차지하고 비렘수면이 전체 수면시간의 75%를 차지하는 것으로 알려져 있다.

REM이 아닌 수면 중에는 몸이 약간 움직입니다. 특히 목과 턱 근육이 잘 움직이며, 자는 사람이 몸을 돌리거나 자세를 바꾸는 등의 움직임을 보이는 시간이다.

1단계, 막 잠들려는 순간, NREM 1단계

비렘수면의 첫 단계에서 뇌파는 알파파보다 더 느린 주파수와 더 큰 진폭으로 변화한다. 이런 종류의 뇌파는 세타파라고 불린다. 비렘수면의 첫 단계는 그냥 잠들었을 때이며, 수면의 깊이는 매우 얕다. 지속시간은 보통 5~10분 정도인 것으로 알려졌다.

2단계, 더 깊은 수면을 향한 NREM 2단계

비렘수면 2단계로 접어들면 빠르고 규칙적인 다발성 뇌파가 발생한다. 이런 종류의 뇌파를 '수면 스핀들'이라고 한다. 또한 이 단계에서 K-복합체라고 불리는 뇌파가 나타난다. 다중으로 나타나는 수면 스핀들과 달리, K-복합체는 일회성, 갑작스러운 고진폭 EEG를 의미한다. 2단계 비렘수면은 보통 한 번에 20분 정도 지속되며 전체 수면시간의 40~45%를 차지해 가장 높다. 이 단계에서, 여러분의 체온과 심박수는 점차 낮아지고, 더 깊은 수면 단계로 이어집니다. 수면의 깊이는 아직 얕고, 1단계와 2단계 비렘수면 중 잠에서 깨면 자신이 잠든 사실을 인지하지 못할 가능성이 크다.

3단계, SWS, NREM 3단계

저속파 수면 단계에서는 뇌파의 종류 중 주파수가 가장 느리고 진폭이 큰 델타파가 발생한다. 완파수면은 전체 시간 동안 발생하는 뇌파 중 델타파가 차지하는 비율이 50% 미만인 초기 단계와 50% 이상인 후기 단계로 세분화된다. 델타파가 발생하는 시기는 가장 깊은 잠이 일어나는 시기이며, 초기 느린 파동 수면 단계는 가벼운 수면과 깊은 수면의 경계라고 할 수 있다. 늦은 느린 파도의 수면은 수면의 가장 깊은 단계로, 이 단계에서 잠을 자는 사람은 소음 등 주변 환경의 자극을 전혀 인지하지 못한다. 이 단계에 들어서면 깨어나기가 가장 어렵다.

렘수면 단계에서 나타나는 뇌파(EEG)의 패턴은 각성 상태에서 나타나는 것과 유사하며, 진폭은 작고 주파수는 크다. 이 단계에서는 다시 수면 깊이가 얕아지고 호흡수와 뇌 활동이 증가하며 잠에서 깨기 쉽다. 반면 근육이 이완되면서 몸이 움직이지 않는다. 꿈의 단계는 렘수면 단계이며, 이 단계에서 안구가 좌우로 움직이는 움직임은 꿈을 꾸면서 느끼는 시각적 감각을 발생시킨다고 생각되기도 한다. 평균적으로 렘수면은 잠든 지 90분 후에 먼저 일어나며, 시간이 지날수록 렘수면의 길이가 늘어나며, 최대 60분까지 지속될 수 있다.