수면 중 뇌에서 이뤄지는 노폐물 청소 과정을 가정에서도 관찰할 수 있는 무선 웨어러블 장비가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
분당서울대병원은 윤창호 신경과 교수 연구팀이 수면 중 뇌의 노폐물 제거 과정과 관련된 뇌 수분 변화를 가정에서도 연속 측정할 수 있는 무선 웨어러블 장비를 개발했다고 9일 밝혔다.
이번 연구는 미국 조지아공과대 여운홍 교수 연구팀과 공동으로 수행했다. 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 게재했다.
뇌에서는 수면 중 아교림프계가 활성화되면서 아밀로이드 베타 등 노폐물을 제거하는 것으로 알려져 있다. 노폐물 제거 과정이 원활하지 않으면 알츠하이머병 등 신경계 질환 위험이 커질 수 있다.
지금까지는 MRI 등 대형 장비를 이용해야 해 자연스러운 수면 환경에서 반복 측정하는 데 한계가 있었다. 이번에 개발한 무선 웨어러블 장비는 이마에 부착하는 형태다. 근적외선분광(NIRS) 기반으로 얇고 유연한 회로를 적용해 수면을 방해하지 않으면서도 뇌 조직의 수분과 혈류 변화를 밤새 연속 측정할 수 있다.
연구팀은 건강한 성인 4명 대상으로 총 16차례 야간 측정하고 뇌파와 안구운동을 함께 분석했다. 그 결과 렘수면에서 비렘수면으로 전환될 때 뇌 수분 신호가 증가하고, 반대로 비렘수면에서 렘수면으로 바뀔 때는 감소하는 등 수면 단계 변화와 일치하는 패턴을 확인했다.
해당 장비는 뇌 수분 변화뿐 아니라 호흡, 심박, 느린 뇌파와 연관된 생리학적 리듬도 함께 측정했다. 비렘수면에서는 호흡과 심박이 안정적으로 유지되고 렘수면에서는 불규칙해지는 기존 연구 결과와도 부합했다.
연구팀은 이번 기술이 자연스러운 수면 환경에서 아교림프계 활동과 관련된 뇌 변화를 연속 관찰한 첫 사례라고 설명했다. 향후 수면장애, 인지 저하, 노화, 알츠하이머병 등 신경계 질환 연구와 치료 효과 평가에도 활용 가능성이 있을 것으로 기대했다.
윤창호 교수는 “현재 정상인과 인지장애 환자를 대상으로 후속 연구를 하고 있다”며 “표준검사와 비교 검증을 거쳐 수면장애와 인지 저하 등 다양한 분야에서 활용할 수 있는 관찰 도구로 발전시키겠다”고 말했다.
배옥진 기자 withok@etnews.com
