필요에 의해 잠자고 싶은 욕구와 싸워가며 새벽까지 또는 밤을 세워 공부한 경험이 있을 것이다. 잠을 줄이며 공부를 하는 것도 경우에 따라 필요하겠지만 뇌가 정보를 받아들여 기억하고 이해하는 원리를 제대로 이해 한다면 수면 시간을 줄이는 학습법은 결코 바람직한 방법이 아니라는 것을 알게 될 것이다.

새로운 것을 학습하기 위해서는 암기한 그날 6시간 이상의 수면을 취해야 한다. 밤새 열심히 머리 속에 정보를 입력했더라도 잠을 자지 않으면 단기 기억 장소인 해마에서 그 정보는 쉽게 사라져 버린다. 모두들 벼락치기 공부를 해본 경험이 있을 것이다. 다음날 시험은 어떻게 해서든 치를 수 있겠지만 벼락치기로 암기한 정보는 며칠 지나 떠올려 보려 했을 때 아무런 내용도 기억나지 않았던 경험이 있을 것이다. 이처럼 열심히 공부했던 내용이 머리 속에 남아 있지 않으면 학습에 어떠한 도움도 되지 않는다. 효과적인 수면전략 없이 학습하는 것은 밑 빠진 독에 계속 물을 붓는 것과 같은 것이다.

잠자는 시간 동안 뇌 속에서 무슨 일이 일어나는가?

수면은 크게 꿈을 많이 꾸게 되는 얕은 수면인 REM주기와 꿈을 거의 꾸지 않는 깊은 수면인 Non-REM 주기(전체 수면주기의 20% 정도밖에 되지 않는다)로 구분할 수 있다. 얕은 수면 상태인 REM 주기에서는 꿈을 많이 꾸게 되는데, 꿈을 통해 단기 기억장소인 해마에 기억된 정보와 대뇌피질에 저장된 장기기억들의 단편들을 다양한 조합으로 연결해 새로운 스토리로 꿈을 만들어 재생하게 된다. 꿈속에서 평범한 일상의 장면들이 무작위로 뒤섞여 엉뚱하고 기이한 스토리로 꿈을 꾸게 되는 것도 이런 이유 때문이다. 보통 우리는 이런 꿈을 ‘개꿈’이라고 부르며 쓸데 없는 것으로 여기곤 하는데 기억을 강화시키는 정말 중요한 학습 과정의 산물이라는 것을 알아야 한다. 이처럼 우리 뇌는 잠이 들면 그 전에 배우게 된 것을 잠의 특정 단계에서 재생하면서 끊임없이 반복하며 기억을 강화시키는 것이다.

수면 곡선

잠을 줄이면 어떻게 될까?

잠이 부족하면 섭취한 음식을 이용하는 능력이 3분의 1수준으로 떨어진다. 또한 신체의 스트레스 호르몬 수치가 통제할 수 없을 정도로 증가하게 되며 계속된 수면 부족은 노화 과정을 가속화 시킨다. 예를 들어 건강한 30세 사람이 6일 동안 하루 4시간 이하로 자게 된다면 신체 화학물질의 일부가 60세 수준으로 바뀌게 된다는 연구 결과도 있다(실험을 통해 수면시간을 원래대로 되돌려 놓아도 30세의 수준으로 돌아가는데 일주일 가까이 걸렸다)

 또 다른 연구에서도 한 학생이 평일 잠을 7시간 이하로 자고 주말에 40분씩 더 잘 경우 잠이 부족하지 않은 학생들에 비해 9%의 성적 하락을 관찰할 수 있었다. 복잡한 군대 설비를 다루는 군인들을 대상으로 한 연구에서도 하룻밤 잠이 부족하면 그 인지능력은 30% 정도 떨어지고 이틀 동안 잠이 부족하면 그 수치가 60%까지 늘어났다.

 이처럼 잠이 부족하다는 것은 정신이 손상된다는 것을 의미한다. 잠이 부족하면 생각을 제대로 할 수 없다. 잠이 부족하면 주의력, 실행기능, 즉각적 기억력, 논리적 추론, 일반적 수학 지식 등이 손상된다. 또한 손동작의 민첩성 및 걷고 뛰는 능력 같은 큰 운동능력에도 영향을 끼친다.

 학습력, 기억력 향상에 효과적인 수면 전략은 무엇인가?

 2000년 하버드대학의 로버트 스틱골드(Robert Stickgold) 박사가 다수의 피험자를 상대로 실험을 실시한 결과 기억력 향상을 위해서는 최소 6시간의 수면이 필요하다는 사실을 확인했다. 가장 효과적인 수면 시간은 7.5시간 이었다. 수면주기는 처음에 얕은 잠에서 점차 깊은 잠으로 바뀌었다가 다시 얕은 잠이 들게 되는데 이 때까지 약 90분이 소요된다. 깊은 잠을 잘 때 소음이나 빛 등의 외부 요인으로 잠이 깨면 머리가 멍하거나 기분이 상쾌하지 않다. 하지만 얕은 잠을 자다 깰 때는 쉽게 눈이 떠진다. 이런 원리를 이용하여 90분의 배수인 4.5시간(270분), 6시간(360분), 7.5시간(450분) 주기로 수면 패턴을 유지하면 가볍고 상쾌하게 잠에서 깰 수 있다.

2006년 3월 <네이처>에 흥미로운 눈문이 실렸다. 하루에 6시간 이상 수면시간을 확보하기 어렵다면 눈을 감는 것만으로도 뇌는 수면과 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것이다. 이는 눈을 감고 주변에서 입력되는 정보를 차단하여 뇌에서 정보를 정리할 여유를 가짐으로써 수면과정에서 이루어지는 기억 정리와 동일한 효과를 주기 때문이다. 제대로 수면을 취하지 못했더라도 뇌가 독자적인 작업을 수행할 수 있는 환경을 만들어 준다면 수면을 어느 정도 대체할 수 있는 효과도 기대해 볼 수 있다.

낮잠 자기만큼 투입대비 효과가 좋은 수면 전략도 없다. 처음 과학자들은 낮잠이 잠의 부족으로 인한 산물이라 생각했었고 그 이외 가능성에 대해 살펴보려 하지 않았다. 하지만 낮잠이 인간의 가장 자연스런 수면 패턴 중에 일부라고 주장하는 과학자들의 연구결과가 늘고 있다. 미항공우주국(NASA)에서 행한 한 연구에 따르면 26분 동안 낮잠을 잔 경우 비행사의 업무능력이 34%나 향상됨을 발견했다. 45분 동안 낮잠을 자면 인지능력이 34%정도 향상되고 그 효과는 6시간 이상 지속된다는 것을 밝힌 연구도 있다. 더 나아가 어떤 연구에서는 밤샘 업무를 하기 전 30분 정도 낮잠을 자면 그날 밤을 새면서 업무 능력이 떨어지는 것을 미리 방지 할 수 있는 것도 연구에서 확인되었다.  

뇌는 수면 중 특히 얕은 수면인 REM 주기에서 다양한 형태로 과거의 기억들을 조합하고 그 정합성을 검토하여 정리하는 작업을 수행한다. 충분한 수면시간을 확보하지 않으면 해마에게 정보를 정리할 시간을 주지 않는 것과 마찬가지이다. 해마는 정리 정돈할 수 없는 정보는 불필요하다고 판단하고 즉시 버리게 된다. 결국 충분한 수면은 사물을 확실하게 기억하는데 상당히 중요한 요소이다. 따라서 시험직전에 밤을 새우는 것이 학습에 얼마나 좋지 못한 것인지 이제는 알아야 한다. 기억할 수 있는 범위만큼만 확실하게 외우고 최소한 6시간은 잠을 자도록 노력해 보자. 나머지는 해마가 알아서 처리해 줄 것이다. 뇌의 동작 원리를 알고 그 특성에 맞춰 학습하는 것이 여러분들의 똑똑한 수면전략이자 학습전략이 되어야 한다.

참고 문헌

착각하는 뇌(이케가야 유지 지음)

브레인 룰스(존메디나 지음)

해마(이케가야 유지, 이케이 시게사토 지음)

글 고수환, 사진 위키피디아