비즈니스 기회
잠을 더 많이 자면 뇌에서 쓰레기가 씻겨 나갑니다
뉴런은 수면 중에도 여전히 활동합니다. 우리는 깨닫지 못할 수도 있지만, 뇌는 깨어 있는 동안 쌓인 쓰레기를 제거하기 위해 수면을 이용합니다.
우리는 느린 뇌파가 편안한 수면과 관련이 있다는 것을 알고 있었습니다. 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과 대학의 연구원들은 이제 그 이유를 알아냈습니다. 우리가 깨어 있을 때 우리의 뉴런은 문제 해결 및 기억에 무언가를 커밋하는 것과 같은 복잡한 작업에 연료를 공급하기 위해 에너지를 필요로 합니다. 문제는 이러한 영양소를 섭취한 후 찌꺼기가 남는다는 것입니다. 우리가 잠을 잘 때 뉴런은 이러한 리드미컬한 파동을 사용하여 뇌 조직을 통해 뇌척수액을 이동시키는 데 도움을 주고 그 과정에서 대사 폐기물을 처리합니다.
다시 말해, 뉴런은 쓰레기가 쌓이지 않고 잠재적으로 신경 퇴행성 질환에 기여하지 않도록 쓰레기를 치워야 합니다. "뉴런은 뇌 청소를 위한 마스터 조직자 역할을 한다"고 WUSTL 연구팀은 최근 네이처(Nature)에 발표된 연구에서 말했습니다.
내장형 쓰레기 처리
인간의 뇌는 뇌의 기능적 조직, 즉 실질에 수십억 개의 뉴런을 갖도록 진화했는데, 이 신경은 혈액-뇌 장벽에 의해 보호됩니다.
이 뉴런이 하는 모든 일은 종종 단백질 조각의 형태로 대사 폐기물을 생성합니다. 다른 연구에서는 이러한 조각이 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환에 기여할 수 있음을 발견했습니다.
뇌는 어떻게든 쓰레기를 처리해야 하며, 이를 위해 글림프계(glymphatic system)라고 불리는 것을 통해 이를 수행하는데, 이 글림프계는 혈관 근처에 위치한 채널을 통해 뇌척수액을 운반하여 실질(parenchyma)에서 잔해물을 빼냅니다. 그러나 그것은 여전히 의문을 남겼습니다 : 실제로 글림프 시스템이 이것을 할 수 있도록 하는 것은 무엇이며 어떻게 작동합니까? WUSTL 팀은 그 답을 찾고 싶었습니다.
무엇이 글림프계에 쓰레기를 버리라고 지시했는지 알아보기 위해, 과학자들은 쥐를 대상으로 뇌에 탐침을 삽입하고 뉴런 사이의 공간에 전극을 심는 실험을 수행했습니다. 그런 다음 케타민으로 쥐를 마취시켜 수면을 유도했습니다.
뉴런은 동물들이 잠든 후에 강하고 충전된 전류를 발사했습니다. 마취 하의 뇌파는 대부분 길고 느렸지만, 뇌척수액에 그에 상응하는 전류파를 유도했습니다. 그런 다음 액체는 뇌와 두개골 사이의 조직 바깥층인 경막을 통해 흘러 쓰레기를 가지고 갈 것입니다.
그냥 씻어내세요
과학자들은 뉴런이 실제로 글림프계를 움직이게 하는 힘인지 확인하고 싶었습니다. 이를 위해 연구진은 일부 쥐의 뇌를 유전적으로 조작하여 쥐가 잠들어 있는 동안(뇌사 정도는 아니지만) 신경 활동을 거의 제거하고 나머지 쥐는 비교를 위해 그대로 두었습니다.
이 조작된 쥐들에게서는, 이전에 보았던 길고 느린 뇌파를 감지할 수 없었습니다. 그 결과, 체액은 더 이상 뇌에서 대사 폐기물을 운반하기 위해 밀려나지 않았습니다. 이것은 뇌의 자가 정화 주기가 작동하기 위해 뉴런이 활성화되어야 한다는 것을 의미할 수 있습니다.
더욱이, 연구팀은 조작되지 않은 쥐의 뇌파에 변동이 있다는 것을 발견했으며, 약간 더 빠른 파동은 제거하기 어려운 파편을 겨냥한 것으로 생각되었습니다. 접시를 씻은 다음 특히 완고한 잔여물이 있는 곳을 약간 더 세게 문질러야 하는 것과 다르지 않습니다.
연구원들은 또한 이전 실험들이 왜 다른 결과를 낳았는지도 알아냈습니다. 노폐물을 운반하는 뇌척수액의 배출은 신경 활동에 크게 의존하기 때문에 사용되는 마취제의 종류가 중요했는데, 신경 활동을 억제하는 마취제는 결과를 방해할 수 있습니다. 다른 초기 실험은 모니터링 하드웨어를 뇌 조직에 이식하는 더 오래되고 더 침습적인 방법으로 인한 부상 때문에 제대로 작동하지 않았습니다. 이것은 또한 뉴런을 교란시켰습니다.
연구팀은 같은 연구에서 "우리가 여기서 사용한 실험 방법론은 뇌 실질에 대한 급성 손상을 크게 피하고, 그로 인해 신경 역학과 뇌 청소에 대한 추가 조사를 위한 귀중한 전략을 제공한다"고 밝혔습니다.
이제 뉴런이 글림프계를 움직이게 하는 것으로 알려졌으므로 그 과정의 복잡성에 더 많은 관심을 기울일 수 있습니다. 대사 노폐물의 축적 및 청소에 대해 자세히 알아보면 신경 퇴행성 질환을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 잠들기 전에 꼭 생각해 볼 필요가 있습니다.
이상의 기사는 2024년 4월 14일 ArsTechnica에 게재된 “Sleeping more flushes junk out of the brain”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 정보 원문 출처 : https://arstechnica.com/science/2024/04/sleeping-more-flushes-junk-out-of-the-brain/
* 추가 논문 출처 : https://www.nature.com/articles/s41586-024-07108-6.epdf?sharing_token=JQDc3VI2hdZJeIftROyCKNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0O8xJZEj66p_IzqZr9Yw2iUjtE4ZYdp5Fr1wPtuaQgy5G5l8Nop2dXTIJ1fBaNnfXZtfJ_iEvh96qPxbNFTuX1xZZW8XPMcClyxvUFjBZIgNCYXblLnsO0quJ2nr1vzAhYzN-3mnObjEStefKke4sEEFDrd8AS5Fp5aG-UpwlUms8CcXxk21nj_ePT1Gx0jQL8%3D&tracking_referrer=arstechnica.com