[이모작뉴스 김경동 기자] 노인들에게 가장 적당한 수면시간은 7시간이 적당하다며, 중국의 인터넷신문 펑바이(澎拜)가 중국 푸단대 펑젠펑 교수 연구진의 논문을 근거로 보도했다.
글로벌 펜데믹과 고령화사회의 가속에 따라 고령층의 수면과 건강문제가 관심을 받고 있다. 수면 장애 비율은 50%에 달했으며, 수면 패턴, 시간의 변화와 수면의 질적 하락 등도 노령화 과정 중 중요한 특징 중 하나로 꼽혔다.
그렇다면 중년층에게 가장 적당하나 수면시간은 얼마나 될까? 수면과 심리적 건강, 인지능력 등은 무슨 관계가 있으며, 이런 관계의 배후에 유전과 신경유기체구조는 무슨 관계가 있을까?
지난 달 28일, 푸단대학의 뇌인지공학과 기술연구원의 펑젠펑(馮建峰) 교수와 연구팀은 국제학술지 '네이처 에이징(ature Aging)'에 '수면 시간, 인지 및 정신 건강 사이의 비선형적 연관성의 기초가 되는 뇌 구조와 유전적 메커니즘'이라는 논문을 발표했다.
이 논문은 빅데이터 분석 방법으로 약 50만명의 유전자와, 영상, 행위 등의 다차원적인 데이터에 근거해 연구한 것이다. 이 연구는 처음 시스템이 고령층의 수면시간 인지능력, 정신건강 등과 다차원적인 도표형 간의 비선형성 관계를 형상화했으며, 이 관계의 배후에 있는 유전적, 신경적 기초를 발견하여 중노년의 건강한 수면을 지도하고, 고령층의 인식과 정신건강의 촉진을 위해 과학적인 근거를 마련했다.
7시간의 수면은 중장년 이상의 사람들에게 이상적인 수명시간으로 수면시간이 지나치게 많거나 부족하면 인지능력과 심리적 건강 상태에도 영향을 준다고 지적했다. 또한 수면 시간이 8시간 이상이라고 해서 결코 좋은 것이 아니라 수면의 질이 무엇보다 중요하다고 강조했다.
유케이 바이오뱅크(UK Biobank) 데이터베이스에 따르면 연구팀은 38세~73세의 피실험자 50만명의 수면시간과 인지, 정신건강 등 광범위한 행위에 대해서 비선형 모델링 분석을 통해 연구한 결과 수면시간이 중장년층의 인지능력, 정신건강과 현저한 비선형적 연관성을 보였으며, 일치하는 7시간 최적 수면시간이 존재한다는 사실을 알아냈다. 더 나아가 환자의 건강 상태를 조사하기 위해 정기적인 방문, 서신 연락 또는 의료 기관에서의 재검사 등의 데이터 분석으로 수면시간이 상대적으로 안정적인 피실험자가 더 나은 인지능력과 정신건강을 나타낸다는 것을 보여준다는 것을 밝혀냈다. 이 발견은 하루 7시간 수면과 규칙적인 수면이 중장년층의 심신건강을 촉진한다는 것을 시사한다.
빅데이터 통계 모델링 방법에 힘입어 연구진은 더 나아가 신경 영상 다중 모드 데이터를 이용하여 상술한 비선형성 관계의 배후에 있는 신경 메커니즘에 대해 연구를 진행했다. 수면시간이 긴 것도 뇌의 전두엽피질, 해마, 측두엽피질, 중앙전회 등은 감정, 기억순환회로의 핵심 뇌 구조의 특징(뇌 구조 부피, 피질면적 등)과 뚜렷하게 연관되어 행동학적 발견과 일치하는 7시간을 전환점으로 나타났다. 더 나아가 매개분석은 이들 뇌 구조는 수면시간과 인지, 정신건강의 관계를 유도함을 보여줬고, 이들 뇌 쪽의 기능이 수면시간과 행동학적 비선형 관계를 나타내는 신경의 기초가 될 수 있음을 시사했다.
마지막으로 연구팀은 유전, 영상, 수면, 인지, 정신건강의 척도를 넘나드는 데이터를 통합해서 데이터를 기반으로 미래 사건의 발생확률을 예측하는 통계모델인 '베이지안 모델'을 이용하여 체계적으로 5차원 데이터 사이의 상호작용관계를 부각시켜 수면 문제를 미시적 유전자에서부터 개관신경영상까지 그리고 거시적 행동 표현형까지의 통합 모델을 만들었다. 우리가 노화 과정의 수면과 인지, 정신건강의 복잡한 작용 관계를 이해할 수 있도록 포괄적인 시각과 통일된 이론을 제공한다.
이 작업은 펑젠펑, 청웨이 연구진이 아동, 어른 수면 연구에 이어 중장년층 수면 문제에 대한 또 다른 돌파구라고 할 수 있다. 이미 2018년 연구팀은 성인의 수면과 우울공병인 뇌의 연결 기초를 발견했고, 이후 아동 수면 연구 중에서 아동 수면 장애 및 산만증 사이의 관계를 발견했으며, 아동 수면 시간과 다차원적 행동표현의 역할 관계 및 배후 신경영상 메커니즘 등을 발견했다. 일련의 작업은 정신질환 최상위 저널인 미국의사협회 정신의학회지(JAMA Psychiatry), 생물학(Biology) 등에 발표됐다.
이 연구의 통신작자(과제의 총책임자)이자 기술연구원장인 펑젠펑 교수는 "본 연구는 처음 중장년의 수면문제에 초점을 맞춰 체계적으로 수면시간과 중장년 정신건강과의 관계 및 그 유전적 메커니즘을 상세히 해석한 것이다. 전 생애주기군 수면문제 연구의 중요한 일환을 완전하게 보완했다. 다음 단계에서는 수면이라는 인류의 중대한 건강문제를 중심으로 다중심적이고 전차원적인 유전영상데이터를 통합하여 생애주기별 수면문제를 체계적으로 연구하고, 각 생애주기별 수면문제에 대해서 체계적으로 연구하고, 생애주기별 수면스펙트럼을 구축하여 단계별 수면문제에 대한 과학적 근거와 실천지도를 제공할 것이다"라고 밝혔다.
푸단뇌인지공학연구원의 펑젠펑 교수 및 청웨이(程煒) 등이 이 논문의 통신작자이며, 푸단뇌인지공학연구원 박사생 리위주(李玉珠), 푸단뇌인지공학연구원 초빙교수인 케임브리지대학교의 임상신경심리학과 교수인 바버라 사하키안(Barbara J. Sahakian)이 함께 연구에 참여했다. 바버라 사하키안 교수는 “7시간 수면에서 멀어지는 만큼 뇌 건강이 나빠지며, 잠을 잘 자는 것은 모든 성장 단계에 중요하지만 특히 나이든 사람에게는 운동을 하는 것만큼 중요하다”고 강조했다.