수면과 학습
Sleep and learning여러 가설들은 인간의 수면과 학습 사이의 가능한 연관성을 설명한다. 연구는 수면이 뇌를 쉬게 하는 것보다 더 많은 것을 한다는 것을 보여준다. 그것은 또한 장기 기억의 통합에도 도움이 될 수 있다.
렘수면과 저파수면은 메모리 통합에서 서로 다른 역할을 한다. REM은 선언되지 않은(불확실한) 기억의 통합과 관련이 있다. 선언적이지 않은 기억의 예는 자전거를 타는 것과 같이 의식적으로 생각하지 않고도 할 수 있는 일이 될 것이다. 저파, 즉 비 REM(Non-REM) 수면은 선언적(명확한) 기억의 통합과 관련이 있다. 역사 수업 날짜 등 의식적으로 기억해야 할 사실이다.[1]
학습 증가
흔히들 하는 말들은 리몰드된 기억들이 아침에 새로운 창조적 연관성을 만들어 낸다는 생각을 반영할 수 있고, 수면이 포함된 시간 간격을 두고 나면 종종 성능이 향상된다는 생각을 반영할 수 있다.[2] 현재의 연구는 건강한 수면이 학습에 의존하는 상당한 성능 향상을 만들어 낸다는 것을 보여준다.[3][4] 수면은 뇌가 기억을 편집하는 데 도움을 주고, 중요한 패턴을 찾아 '요지'라고 표현할 수 있는 중요한 규칙들을 추출해내고, 이것을 기존의 기억과 통합시키는 데 도움을 준다는 생각이다.[5] '시냅스 스케일링' 가설은 수면이 깨어있는 동안 일어난 학습을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 뇌에 더 효율적이고 효과적인 저장을 가능하게 하여 공간과 에너지를 더 잘 활용할 수 있게 한다는 것을 시사한다.[6]
건강한 수면은 메모리 통합-최적화 프로세스에서 서로 다른 역할을 수행하는 NREM과 REM 단계의 적절한 순서와 비율을 포함해야 한다. 정상적인 수면 시간 동안, 사람은 NREM과 REM 수면의 기간을 번갈아 가며 잠을 잔다. 각 사이클은 약 90분 길이로, 20-30분간의 REM 수면을 포함한다.[7] NREM 수면은 수면 단계 1-4로 구성되며, 움직임을 관찰할 수 있는 곳이다. 사람은 NREM 수면에 있을 때 여전히 몸을 움직일 수 있다. 만약 잠자는 사람이 몸을 돌리거나, 몸을 뒤척이거나, 몸을 굴리면, 이것은 그들이 NREM 수면을 취하고 있다는 것을 나타낸다. 렘수면은 근육활동이 부족한 것이 특징이다. 생리학적 연구는 때때로 경련이 일어나는 것 외에도, 사람이 REM 수면 동안 실제로 마비된다는 것을 보여주었다.[7] 운동 기술 학습에서, 수면의 간격은 성능 이득의 표현에 매우 중요할 수 있다; 수면이 없으면 이러한 이득은 지연될 것이다.[8]
절차적 기억은 선언적이지 않은 기억의 한 형태여서, 그들은 빠른 파도의 REM 수면으로부터 가장 많은 이득을 볼 것이다.[7] 한 연구에서 절차적 기억은 수면의 혜택을 받는 것으로 나타났다.[9][10] 피실험자들은 손가락으로 키보드에서 특정 숫자의 순서를 두드리는 태핑 작업을 통해 테스트를 받았으며, 그 성능은 정확성과 속도에 의해 측정되었다. 이 손가락 두드리기 작업은 운동 기술 학습을 시뮬레이션하는 데 사용되었다. 첫 번째 그룹은 테스트를 받았고, 12시간 후에 깨어있는 동안 다시 테스트를 받았고, 마침내 12시간 후에 그 사이에 잠을 자고 다시 테스트를 했다. 다른 그룹은 12시간 후에 그 사이에 잠을 자고 다시 테스트를 받았고 12시간 후에 깨어있는 동안 다시 테스트를 받았다. 결과는 두 그룹 모두 12시간 웨이크 세션이 끝난 뒤 약간의 개선만 있었을 뿐 각 그룹이 잠을 잔 뒤 실적이 크게 증가한 것으로 나타났다. 이 연구는 REM 수면이 운동 기술 절차 기억을 통합하는데 중요한 요소라는 증거를 제공하므로 수면 부족은 운동 학습 과제의 성능을 손상시킬 수 있다. 이 기억력 감퇴는 특히 2단계 렘수면 상실에서 비롯된다.[11]
선언적 기억은 또한 수면의 혜택을 받는 것으로 보여지지만 절차적 기억과 같은 방식으로는 아니다. 선언적 기억은 느린 파동 nREM 수면의 혜택을 받는다.[7] 대상자들이 단어 쌍을 배우는 연구가 진행됐으며[12], 그 결과 수면은 기억의 부패를 예방할 뿐만 아니라 선언적인 기억도 적극적으로 고친다는 결과가 나왔다.[13] 두 그룹은 단어 쌍을 배운 다음 잠을 자거나 깨어 있다가 다시 테스트를 받았다. 다른 두 집단은 이전에 배운 단어 쌍을 방해하기 위해 재시험을 치르기 바로 전에 간섭 쌍을 배웠다는 점을 제외하고는 같은 행동을 했다. 그 결과는 수면이 단어 쌍의 연관성을 유지하는 데 어느 정도 도움이 되는 반면, 간섭 쌍에 대해서는 수면이 상당히 도움이 된다는 것을 보여주었다.
잠을 자고 나면 통찰력이 높아진다. 왜냐하면 잠은 사람들이 기억을 다시 분석하는데 도움을 주기 때문이다. 학습 중에 일어나는 동일한 뇌 활동 패턴이 수면 중에 다시 일어나는 것으로 나타났는데, 이는 단지 더 빠른 속도일 뿐이다. 수면이 기억을 강화시키는 한 가지 방법은 뇌의 뉴런들 사이의 덜 성공적인 연결을 제거하는 것이다. 이러한 제초는 과잉 활동을 예방하기 위해 필수적이다. 뇌는 뉴런들 사이의 시냅스(연결)를 강화시켜 다른 것을 약화시킴으로써 보상한다. 약해지는 과정은 대부분 수면 중에 발생한다. 수면 중 이러한 약화는 우리가 깨어 있는 동안 다른 연결의 강화를 가능하게 한다. 학습은 연결을 강화하는 과정이므로 이 과정이 수면이 기억력에 미치는 이점에 대한 주요한 설명이 될 수 있다.[14]
연구는 오후 낮잠을 자는 것이 학습 능력을 증가시킨다는 것을 보여주었다. 한 연구는 선언적이지 않은 기억 과제에서 두 그룹의 피험자를 시험했다. 한 그룹은 REM 수면을 취했고, 한 그룹은 하지 않았다(NREM 수면을 취했다는 의미). 조사관들은 NREM 수면에만 종사했던 대상자들이 별로 나아진 모습을 보이지 않는다는 것을 발견했다. REM 수면을 한 피험자들은 REM 수면이 선언되지 않은 기억의 통합을 촉진한다는 것을 보여주면서 훨씬 더 나은 성과를 보였다.[7] 좀 더 최근의 연구는[16] 선언적인 과제가 오후에 더 잘 학습되는 동안 잠들기 직전에 마주친다면 절차적인 과제가 더 잘 학습되고 유지된다는 것을 보여주었다.[6]
쥐의 전기생리학 증거
쥐의 전두엽 피질에서 격리된 세포의 큰 앙상블의 전기생리학 기록을 바탕으로 한 2009년[17] 연구는 학습으로 형성된 세포 조립체가 후속 수면 에피소드 동안 더 우선적으로 활동한다는 것을 밝혀냈다. 좀 더 구체적으로, 그러한 재생 이벤트는 느린 파도 수면 동안 더욱 두드러졌고 해마 재활성화 이벤트와 일치했다. 이 연구는 학습 중에 큰 뇌 네트워크의 뉴런 패턴이 태그가 붙는 것을 보여주었고, 따라서 학습 중에 재생되고, 아마도 통합될 것이라고 추측된다. 운동능력과 신경동토학 학습 중 학습 패턴의 유사한 재활성화를 보인 다른 연구도 있었다.[18][19] 특히, 새로운 증거는 재활성화와 재설정이 수면 중에 함께 발생할 수 있다는 것을 보여주고 있다.[20]
학교관련수면
수면은 학생들의 성적과 직결되어 있다. 미국 고등학생 4명 중 1명은 적어도 일주일에 한 번은 교실에서 잠이 든다고 인정한다.[21] 결과적으로, 그 결과는 잠을 적게 자는 사람들이 잘 하지 못한다는 것을 보여주었다. 미국에서는 거의 모든 학교가 아침 일찍 시작되기 때문에 학생들에게 수면 부족이 흔하다. 그리고 이들 학생들 중 많은 학생들이 밤 늦게까지 깨어있거나 수면 위상 증후군으로 인해 다른 방법으로 할 수 없기 때문이다.[22] 그 결과, 8.5시간에서 9.25시간 사이의 수면을 취해야 하는 학생들은 겨우 7시간밖에 잠을 자지 못하고 있다.[23] 이런 수면부족 탓인지 성적이 떨어지고 집중력이 떨어진다.[24]
수면 부족이 성적에 미치는 영향을 보여주는 연구 결과, 뉴질랜드의 한 학교인 10대들의 다른 수면 패턴이 2006년 시작 시간을 오전 10시 30분으로 변경해 학생들이 더 많은 수면을 취할 수 있는 스케줄을 유지할 수 있도록 했다. 2009년 북티네사이드의 몽크시튼 고등학교는 13~19세 학생 800명이 오전 9시가 아닌 오전 10시부터 수업을 시작했으며 일반 결석률이 8% 감소하고 지속적인 결석률이 27%[25] 감소했다고 보고했다. 이와 비슷하게, 코펜하겐의 한 고등학교는 오전 10시 이후에 시작될 학생들을 위해 최소한 1년에 한 과목씩 수업을 제공하기로 약속했다.
대학생들은 우리 인구에서 수면 부족이 가장 심한 계층 중 하나이다. 미국 대학생의 11%만이 잠을 잘 자고 있으며, 40%의 학생들은 일주일에 이틀만 푹 쉰다고 느낀다. 약 73%가 적어도 가끔 수면 문제를 경험한 적이 있다. 이러한 부족한 수면은 뇌가 학습 과정에 필수적인 정보를 통합할 필요가 있는 시간을 빼앗기고 있기 때문에 정보를 배우고 기억하는 능력에 심각한 영향을 미치는 것으로 생각된다.[26]
참고 항목
참조
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외부 링크
- "연구는 우리가 수면의 기능을 이해하는 데 한 걸음 더 다가서게 한다." - 위스콘신 매디슨 의과 공중 보건 대학 출신
- "잠자는 것, 배우는 것" - 자연으로부터
- "잠자는 동안 노래를 다듬을 수 있는 새들" - 사이언스 출신
- "수면을 취하는 것이 기억력 향상에 도움이 된다는 연구 검토" - 과학과 자연으로부터