수면은 생존을 위한 생리적 과정이면서 동시에 뇌의 회복과 재구조화를 가능하게 하는 복합적인 기능을 수행한다. 인간은 수면 중에 하루 동안 입력된 정보를 정리하고, 정서적 충격을 완화하며, 기억을 장기 저장소로 이전하는 작업을 뇌 내부에서 진행한다. 하지만 이 과정이 지속적이고 질적으로 안정되게 이루어지기 위해서는 신체의 호흡, 심장박동, 체온조절 등이 원활하게 유지되어야 하며, 그 중심에 호흡의 리듬이 있다. 수면무호흡증은 이 리듬을 가장 근본적으로 방해하는 대표적인 장애로, 단순한 코골이를 넘어서 뇌 기능의 저하와 구조적 손상까지 유발할 수 있는 매우 심각한 문제다.
수면 과학자인 매튜 워커는 뇌와 수면의 관계를 뇌과학, 정신의학, 생리학적 관점에서 포괄적으로 설명해왔다. 그의 연구는 수면 부족이 인지기능, 기억력, 감정조절, 면역계까지 다차원적으로 영향을 미친다는 점을 강하게 강조한다. 특히 그는 수면무호흡증과 뇌 기능 저하의 연결성 매튜 워커 같은 질환이 단순한 피로감을 유발하는 수준을 넘어서 장기적으로 뇌의 특정 부위를 손상시키며, 그 결과로 기억력 감퇴, 의사결정 능력 저하, 정서 불안정성 등이 발생할 수 있다고 설명한다. 다음의 세 가지 주제는 수면무호흡증이 뇌 기능에 미치는 영향을 뇌 구조, 생화학적 반응, 신경계 회복력 측면에서 종합적으로 다룬다.
수면무호흡증
수면무호흡증은 수면 중에 호흡이 반복적으로 중단되는 상태를 의미하며, 이로 인해 뇌는 일정 시간 동안 산소 공급이 급격히 저하되는 경험을 반복하게 된다. 이 현상은 일시적 저산소 상태를 유발하며, 그 빈도와 지속 시간이 길어질수록 뇌세포는 점차 손상을 입는다. 특히 산소에 민감한 대뇌 피질, 해마, 전두엽 영역은 반복적인 저산소 자극에 의해 미세한 염증 반응과 함께 위축되는 양상을 보인다.
매튜 워커는 수면 단계 중 깊은 수면과 렘수면에서 뇌가 가장 활발하게 대사적 정리와 신경 회복을 수행한다고 설명한다. 그러나 수면무호흡증 환자는 이러한 단계에 정상적으로 도달하지 못하거나, 도달하더라도 지속적인 산소 저하로 인해 회복 기능이 중단된다. 뇌는 그 자체가 산소 소비량이 매우 높은 기관이기 때문에, 산소 부족은 에너지 대사를 혼란스럽게 만들고, 세포의 생존에 필요한 포도당 대사 경로에도 악영향을 미친다.
이러한 상태가 장기화되면 뇌세포는 생존을 위한 구조적 축소를 선택하게 된다. 이는 뉴런 간 시냅스 연결 감소, 수상돌기 수축, 신경전달물질 농도 불균형 등으로 이어지며, 인지기능의 전반적인 저하를 유발한다. 특히 전두엽의 기능 저하는 계획 수립, 주의 집중, 충동 억제, 감정 조절 등 복합적인 고차원 사고능력을 감소시키며, 이는 수면무호흡증 환자에게서 흔히 관찰되는 기억력 감퇴, 집중력 저하, 과민성 증가와 같은 증상으로 연결된다.
산소 부족은 또한 신경세포의 회복 능력, 즉 뇌가소성에도 영향을 미친다. 회복력 있는 뇌는 새로운 회로를 형성하고 손상된 기능을 보완하려는 경향을 보이지만, 산소가 지속적으로 부족한 환경에서는 이러한 회복 메커니즘이 제대로 작동하지 않는다. 따라서 수면무호흡증은 단지 호흡계의 문제가 아니라, 뇌 전체의 대사적 건강과 기능적 유연성을 저해하는 복합적 질환으로 간주될 수 있다.
뇌 기능 저하 연결성
정상적인 수면은 다양한 단계로 구성되며, 이들 각 단계는 뇌의 다른 기능을 회복하거나 정리하는 역할을 담당한다. 비렘 수면은 주로 신체 회복과 관련이 있으며, 렘수면은 정서 처리와 기억 통합에 핵심적인 단계다. 수면무호흡증은 이러한 구조적 수면 단계를 무너뜨리고, 특히 깊은 수면과 렘수면의 지속 시간을 단축시키거나 분절시킨다. 이로 인해 뇌는 필수적인 재정비 시간을 확보하지 못하게 된다.
매튜 워커는 특히 렘수면의 중요성을 강조하며, 이 시기에 뇌는 하루 동안 입력된 정보를 통합하고, 감정적 기억을 안정화시키며, 스트레스 반응을 조절한다고 설명한다. 그러나 수면무호흡증으로 인해 렘수면이 반복적으로 중단되면, 기억 회로를 구성하는 해마와 전두엽 사이의 정보 흐름이 제대로 형성되지 않는다. 결과적으로 기억의 장기 저장이 비효율적으로 이루어지며, 이는 새로운 정보를 학습하는 능력에도 영향을 준다.뇌 기능 저하 연결성으로는 기억 회로의 저하는 단기적인 건망증뿐 아니라, 새로운 정보에 대한 흡수력 저하와 맥락 인지 능력의 약화로 이어진다. 특히 정서와 연관된 기억은 안정적으로 저장되지 못하고 왜곡되거나 과장된 형태로 남게 되어, 감정 조절 능력에도 영향을 미친다. 이는 불안 증가, 기분 변화, 우울감으로 이어질 수 있으며, 실제로 수면무호흡증 환자들에게서 우울증과 불안장애가 함께 나타나는 경우가 흔하다.
기억은 단순한 저장이 아니라, 인간의 자기 인식과 정체성 감각을 구성하는 핵심 기능이다. 수면무호흡증으로 인해 기억 회로가 불안정해지면, 일상적인 사회적 관계와 업무 수행에서도 자신감을 상실하게 되며, 이는 추가적인 정서적 스트레스를 유발하는 원인이 된다. 이처럼 수면 단계의 붕괴는 뇌 내부 회로의 비효율성으로 이어지며, 개인의 삶의 질 전반에 장기적인 영향을 미친다.
매뉴 워커 과학자
수면무호흡증은 단지 뇌 기능의 저하를 유발하는 것이 아니라, 전신적인 염증 반응과도 밀접하게 연관되어 있다. 반복적인 저산소 자극은 면역계를 과활성화시키며, 이 과정에서 방출되는 염증 매개 물질들은 혈관을 통해 뇌로 이동하여 신경계에 영향을 준다. 매뉴 워커 과학자가 말하기를 특히 미세아교세포와 같은 신경면역 세포들은 이러한 자극에 민감하게 반응하며, 활성화되면 염증성 사이토카인을 분비하여 뉴런의 기능에 영향을 미친다.
이러한 염증 반응은 신경세포의 전기적 활성도를 저하시키고, 시냅스 가소성을 제한하며, 장기적으로는 뇌 조직의 위축을 유도할 수 있다. 염증은 해마, 전전두엽, 시상과 같은 고차원적 정보 처리 영역에서 더욱 심각한 영향을 미치며, 이는 감정 조절의 불안정성과 함께 인지기능의 쇠퇴로 이어진다. 매튜 워커는 수면 부족 상태에서 신체 내 염증 마커 수치가 급격히 증가하며, 이는 다양한 정신신경계 질환의 촉매로 작용할 수 있음을 경고한 바 있다.
또한, 수면무호흡증 환자는 자가면역 질환의 위험도 함께 증가하는 것으로 나타난다. 이는 반복적인 수면 장애가 면역계의 균형을 무너뜨리고, 자기조직을 공격하는 면역 반응을 촉진시키기 때문이다. 뇌에 대한 자가면역 반응이 발생하면, 신경전달물질의 분비에도 교란이 발생하며, 이는 감정의 폭발성, 피로감, 사고력 저하와 같은 증상으로 표현된다. 이처럼 면역계와 신경계의 상호작용은 수면무호흡증의 단순한 호흡장애 이상으로 그 파급력을 확장시킨다.
나아가 이러한 염증성 반응은 뇌신경의 회복 능력, 즉 뇌가소성에도 직접적인 제약을 가한다. 염증 환경에서는 새로운 회로 형성이 억제되며, 기존 회로의 유지조차 어렵게 된다. 이는 매튜 워커가 반복해서 강조하는 '수면이 곧 뇌의 복구 시간'이라는 개념을 더욱 뒷받침한다. 수면무호흡증으로 인해 이 복구 과정이 방해받을 때, 뇌는 점진적으로 기능을 잃어가며, 그 결과는 기억력 저하뿐 아니라 전체적인 정신적 회복력의 쇠퇴로 이어질 수 있다.