잠과 꿈의 신경과학

수면은 우리의 활력을 회복시키며 면역, 기억, 학습, 정서적 균형 등에 필수다. 그렇다면 우리가 잠잘 때 뇌는 어떤 상태일까? 또 수면의 기능과 꿈은 어떤 관계일까? 이 책은 잠과 꿈의 신경과학 연구에 대한 폭넓고 깊이 있는 개관, 최신 신경 영상 연구 결과를 보여주는 컬러 화보로 물음에 답한다.

수면과 꿈은 사회적이다
진화론과 사회신경과학의 관점에서 보는 잠과 꿈의 뇌과학

인간이 날마다 잠을 자고 꿈을 꾸고 다시 깨어나는 것은 매우 신기한 일이다. 수면은 우리의 활력을 회복시키며 면역, 기억, 학습, 정서적 균형 등에 필수다. 그렇다면 우리가 잠잘 때 뇌는 어떤 상태일까? 또 수면의 기능과 꿈은 어떤 관계일까? 이 책은 잠과 꿈의 신경과학 연구에 대한 폭넓고 깊이 있는 개관, 최신 신경 영상 연구 결과를 보여주는 컬러 화보로 물음에 답한다.
보스턴 대학교 신경학과와 내셔널 대학교 심리학과 교수이며, 미국 보훈부 및 국립보건원(NIH)에서 우수 연구자로 선정된 저자는 잠과 꿈을 인류가 진화하는 과정에서 개인의 생존에 유리했기 때문에 남아 있는 기능, 즉 자연 선택의 결과물로 본다. 또한 수면은 사회적 활동으로 우리를 둘러싼 환경과 영향을 주고받으며, 꿈과는 뗄 수 없는 관계다. 이런 주장을 뒷받침하는 근거로 뇌과학은 물론 동물학, 유전학, 민족지학, 철학 연구 결과까지 포괄적으로 제시한다. 도입부에서 수면의 진화적 배경을 설명한 뒤 1부에서 수면, 2부에서 꿈의 뇌과학을 탐색하며 인간의 생애에 걸친 수면 및 꿈의 변화와 뇌의 작용, 관련 이론을 종합한다.
뇌과학 연구 결과와 함께 참여자들의 보고 및 사례도 풍성해 잠과 꿈의 세계를 탐색하고자 하는 독자들에게 흥미진진한 읽을거리를 제공한다. 앞선 세 권의 신경과학 시리즈와 마찬가지로 각 장 첫머리에 학습 목표를, 끝부분에 복습 문제를 제시해 신경과학, 정신약리학, 생리심리학 등 관련 전공의 학부 및 대학원 교재로 활용할 수 있다.

수면 그리고 꿈의 중요성을 뇌과학으로 밝히다
서문에서 저자는 수면과 꿈의 중요성에 비해 최신 과학 연구에 기반한 수면 교육은 대중적으로나 전문적으로나 부족함을 지적한다. 예를 들어 미국수면의학회(American Academy of Sleep Medicine)의 입장문에 따르면 미국 아동과 성인의 30퍼센트 이상, 고등학생의 70퍼센트 이상이 수면을 충분히 취하지 못한다고 한다. 또한 여러 국가에서 실시한 설문 조사를 보더라도 의대 교과 과정의 수면 교육은 평균 2.5시간에 불과하며, 최일선에서 환자들을 대하는 의료진을 위한 공식 수면 교육은 아예 없었다. 저자는 잠과 꿈의 중요성에 대한 최신 뇌과학 연구를 소개함으로써 수면 교육에 이바지할 수 있기를 바란다고 밝힌다.
수면은 꿈의 전제 조건일 뿐만 아니라 그 자체로 우리의 신체 및 정신 건강에 없어서는 안 될 요소다. 렘수면과 비렘수면 시 뇌 활동, 태아기부터 노인기까지 수면 패턴의 변화, 여러 수면 장애 등의 내용을 통해 수면을 시작하고 끝마치며 그 효과를 만들어내는 뇌의 기제를 자세히 알 수 있다. 예를 들어 렘수면과 비렘수면은 기능이 서로 다르며 개시와 종결을 담당하는 뉴런군의 작용도 반대다. 이 두 수면 상태는 뇌에서 서로 억제하며 균형을 이루는 것으로 보인다.
이 책에서 주목할 점은 꿈의 뇌과학을 잠과 같은 비중으로 탐구한 것이다. 저자는 “이미지가 말이나 담론보다 더 많은 정보를 포착하는 경우가 있기 때문에” 꿈의 내용에 주의를 기울여야 한다고 말한다. 예를 들어 코로나19 팬데믹 때 실시한 한 연구 참여자들이 꿈에서 나타난 신체적 증상을 보고했는데, 그 내용은 깨어 있을 때 보고한 것보다 훨씬 풍부했다. 각성 시에는 호흡 관련 문제, 기관지염, 인플루엔자 등 증상이나 진단명의 관습적 묘사가 주로 나타났지만, 꿈 보고에서는 “절벽에 다가선 느낌” “치아가 빠짐” “정맥에 얼음이 흐르는 느낌” 등 표현이 더 자유롭고 풍부했다. 어쩌면 꿈은 생각보다 훨씬 중요한 기능을 할지도 모른다. 꿈을 빼고는 수면을 논할 수 없고, 진화적으로도 중대한 함의가 있다. 이 책에서 소개하는 꿈 연구는 꿈의 학문적 정의부터 발달 단계에 따른 변화, 꿈의 사회적 특성, 렘수면 꿈과 비렘수면 꿈의 차이, 고대부터 현대까지 다양한 문헌에서 나타나는 이상하고 신비로운 꿈들, 그리고 꿈의 뇌과학 이론까지를 아우른다. 이 책은 여기서 한 걸음 더 나아가 수면의 의미를 사회생태적 진화론의 입장에서 새롭게 비춘다.

수면과 꿈은 인류를 진화시켰다
이 책을 관통하는 논리는 렘수면이 생존에 불리한데도 진화한 이유가 꿈이라는 것이며, 그 근거로 다양한 잠과 꿈의 신경과학 연구 결과를 충실히 제시해 설득력을 높인다. 우리는 렘수면할 때 가장 생생한 꿈을 경험한다. 그런데 이때 인체는 생리학적으로 매우 불안정하고, 시각은 차단되고, 눈 근육을 제외한 모든 근육은 힘이 빠져 포식자의 공격에 매우 취약하다. 그럼에도 렘수면은 진화 과정에서 살아남았다.
저자는 그 이유를 설명하면서 인간의 문화적 진화에 초점을 맞춘다. 인류는 생존을 위해 점점 더 큰 사회 집단, 더 많은 협력, 더 복잡한 도구와 기술에 적응해야 했는데 이때 중요한 것이 세대를 넘어 전승 및 누적하는 문화적 학습이었다. 여기에 필요한 인지적 통제, 창의성 같은 뇌 기능이 렘수면 시 발달하며 꿈과도 밀접하다는 증거가 있다. 또한 렘수면 시 활성화하는 뇌의 기본 모드 네트워크는 꿈꿀 때 활성화하는 사회적 뇌 네트워크와 상당 부분 중첩한다. 우리는 꿈속에서 등장인물들의 마음을 유추하고 사회적 관계를 시뮬레이션한다. 다시 말해 인류의 생존에 필요한 사회적 뇌 기능이 꿈과 그 꿈을 가능케 하는 렘수면 덕에 진화할 수 있었다는 것이다. 이러한 가설을 실증 연구를 통해 충분히 검증한다면 잠과 꿈에 대한 진화적 뇌과학 이론을 확립할 수 있다.

우리는 모두 매일 잠을 자지만 그 중요성을 인간 진화의 역사와 결부해 생각해보는 일은 드물다. 이 책은 잠과 꿈의 신경과학 연구 성과를 광범위하게 개괄하면서 수면 및 꿈의 중요성을 상기시키는 동시에 그 사회적 성격과 진화적 의미를 사색하도록 일깨운다.

장별 소개
1장 수면이란 무엇인가: 진화적 배경 수면의 주요 특징을 알아보고, 진화적 발달 형태가 다양한 생물종의 수면을 인간의 수면과 비교한다. 초파리도 렘수면을 하며 돌고래 등 수생 포유류와 조류의 뇌는 좌반구와 우반구가 번갈아 잠을 자는 등 동물들의 흥미로운 수면 특성도 드러난다.

2장 생체 리듬에서 수면 주기까지 뇌 속의 다양한 뉴런(신경세포)이 빛-어둠 주기, 신경 화학 물질의 변화, 사회의 관습에 맞춰 수면과 각성의 항상성을 유지하는 과정을 살펴본다. 이러한 기제에 이상이 생길 때 발생하는 생체 리듬 장애와 함께 아침형과 저녁형 인간을 구분하는 설문지도 제시한다.

3장 인간의 생애 주기에 걸친 수면 습관 변화 태아기부터 노인기까지 삶의 단계에 따라 수면 습관은 달라진다. 그 진화론적 함의는 수면이 두뇌 발달에 중요하다는 것이다. 예를 들어 인류가 진화하는 과정에서 증가한 렘수면은 개인의 발달 과정에서도 사회적 협력에 필요한 전전두엽 및 두정엽의 인지 기능을 촉진한다. 부모가 임신과 양육에 투자하는 자원을 놓고 벌어지는 부모-자녀 갈등, 애착 유형 등의 요인도상호 작용하며 발달 단계마다 수면 습관을 변화시킨다.

4장 렘수면과 비렘수면의 특징 두 수면 단계에서 나타나는 뇌파, 뇌의 활동 기제, 생리적 변화를 EEG(뇌파 검사)를 활용한 뇌 지도, 질병 연구 결과 등을 통해 자세히 살펴본다. 비렘수면과 렘수면은 서로 억제하며 긴장을 유지하는 길항적 관계로 보인다.

5장 수면 장애 수면 장애를 통해 렘수면과 비렘수면의 기능을 더 깊이 이해할 수 있다. 수면 중에는 신기한 현상이 일어나는가 하면 당사자에게 고통을 주는 심각한 장애가 나타나기도 한다. 이러한 장애가 나타나는 이유는 뇌에서 렘수면, 비렘수면, 각성 상태의 전이가 완전히 이루어지지 않기 때문이다. 불면증, 우울증, 기면증, 수면 마비(가위눌림) 등과 함께 수면 중 벌어진 범죄에 대해서도 알아본다.

6장 렘수면과 비렘수면 이론 수면은 원래 체온 조절을 위해 진화했을 가능성이 높지만 현대에는 뇌와 인지 기능에 필수가 되었다. 비렘수면은 뉴런 연결성, 기억 처리, 에너지의 충전 등에, 렘수면은 뇌 발달, 기억 공고화, 정서적 균형 및 표현 등에 중요하다.

7장 꿈이란 무엇인가 꿈은 수면 의존적 인지이면서 각성 시와는 다른 형태의 독특한 인지이기도 하다. 정서의 고조, 꿈에서의 기억 과다 및 꿈에 대한 기억 상실, 고도의 창의성 등 꿈의 특징과 관련한 뇌 활동과 연구를 위해 꿈을 분석하는 도구를 살펴본다.

8장 인간의 생애 주기에 걸친 꿈의 변화 수면과 함께 꿈도 생애 주기에 따라 변한다. 꿈은 평생 사회적 내용으로 가득한데, 실제로 꿈꾸는 뇌는 렘수면 시 활성화하는 사회적 뇌 네트워크와 상당히 겹친다. 아동의 꿈, 성인 남성과 여성의 꿈에서 나타나는 공격성 비교, 애착 유형이 꿈에 미치는 영향 등에 대한 관련 연구를 정리한다.

9장 렘수면과 비렘수면 꿈의 특징 렘수면 꿈과 비렘수면 꿈의 가장 큰 차이는 렘수면 꿈에서 공격성이 두드러진다는 것이다(연구자들은 자신이 꾸는 꿈을 행동으로 옮기는 사람들을 연구하면서 이를 목격했다). 또한 렘수면 꿈에서는 자기 성찰이 감소하고 정서적 정보를 많이 처리한다. 두 수면 상태와 마찬가지로 렘수면 꿈과 비렘수면 꿈도 상호 작용할 가능성이 높다.

10장 다양한 꿈 신체적 증상이 나타나는 꿈, 망자가 방문하는 꿈, 악몽 등 여러 시대의 문헌에 나타난 다채롭고 신비한 꿈, 꿈 회상과 신경 네트워크의 관계를 살펴본다. 최근 연구에서는 꿈 회상률을 높이기 위해 수면과 꿈을 기록하는 앱을 활용하기도 한다. 더불어 과학적 꿈 이론은 그동안 연구를 통해 수집한 꿈을 포괄적으로 설명할 수 있어야 함을 강조한다.

11장 꿈 이론 꿈에 대한 신경과학 이론들은 미래에 대한 예측, 정서적 처리 같은 꿈의 기능을 뇌의 여러 신경 화학 물질과 뉴런군의 작용에 따른 관련 영역의 활동으로 설명한다. 예를 들어 사회적 시뮬레이션 이론에 따르면 꿈에서 타인의 마음을 추론하는 “마음 읽기”를 연습하기도 하고, 현실에서 감소한 사회적 상호 작용을 보상받기도 한다.