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수면의 과학- 사쿠라이 다케시
글번호 429 등록일 2023-02-06
등록자 이민지 조회수 64명
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수면이란 외부의 자극에 대한 반응성이 저하된 상태이며 다시 반응성이 쉽게 돌아오는 상태로 정의 됩니다 잠을 잘 때 감각계에서는 외부의 자극에 대한 반응성이 저하되고 운동계에서는 목적을 가진 행동이 없어집니다 수면 중에도 몸의 방향을 바꾸는 뒤척임등의 자발적인 운동이 있지만 그것들은 목적을 가진 행동이라 할 수는 없습니다 셋째로 수면시 그 동물종의 고유한 자세를 취하는 경우가 많습니다 인간은 통상 누워서 자고 쥐는 몸을 둥글게 웅크리고 잡니다 동물에 따라서는 선채로 잠들기도 합니다 어떤 동물은 귀가한 후에 잠이들지만 철새등은 날면서 잘 수 있고 돌고래는 헤엄치면서 잠들 수 있습니다 대뇌피질에는 거의 수직으로 다수의 추체세포가 나란히 늘어서있습니다 이것은 문자 그대로 추체의 형태를 한 뉴런이고 그 정상에서 크고 긴 수상돌기가 나옵니다 이를 첨단수상돌기라고 부릅니다 첨단수상돌기에는 다른 뉴런으로부터 다수의 시냅스가 형성되어있습니다 여기에서 발생하는 전기적인 변화(시냅스 후 전류)의 집합이 뇌파를 만들어 내는 것으로 여겨집니다 다만 단일 뉴런에서 발생하는 전기장은 극히 작은 것에 비해 전극은 몇 센티미터 정도나 떨어진 거리에있습니다 따라서 검출되는 뇌파는 수천에서 수만 개의 뉴런에 의해 발생하는 시냅스 전류의 집합체인 것입니다 그러므로 뇌파 신호의 세기는 전극 가까이에 있는 뉴런의 활동이 얼마나 동기화되는지에 달렸습니다 제각기 다른 시기에 발화하면 전위가 서로 상쇄되고 결과적으로 시냅스 전류가 만드는 전기장의 진폭은 작아져버립니다 또한 추체세포는 보다 더 큰 전기활동으로 활동전위를 발생시키지만 활동전위는 예리하고 짧은 지속시간 때문에 동기화되기 어렵고 뇌파에서 잡파를 제거하기위한 필터에 의해 소거됩니다 그러므로 뇌파를 구성하는 것은 주로 첨단 수상돌기에 의한 시냅스 후 전류의 총합입니다 뉴런을 포함한 모든 세포는 세포막으로 둘러싸여있습니다 세포막에는 다양한 이온을 선택적으로 통과시키는 이온채널이라는 단백질과 특정물질 등을 선택적으로 거둬들이는 운반체 특정의 생리활성물질과 결합하여 그 신호를 세포 내로 보내는 수용체 등 다양한 기능을 가진 단백질이 세포막에 위치해있어 통상 세포 안쪽은 음전위 바깥쪽은 양전위로 유지됩니다 세포 안쪽이 음전위로 되어있는상태를 분극이라고 하며 이 전위가 0의 방향으로 치우치는 상태를 탈분극이라고 합니다 탈분극이 일어날수잇는 정도의 수준에 도달하면 전위는 급속히 그리고 극히 짧은 시간 동안 탈분극 방향으로 크게 치우칩니다 이것을 호라동전위라고 부릅니다 활동전위는 나트륨이농과 칼슘이온의 세포막 투과성 변화로 발생합니다 활동전위는 바로 옆의 세포막에도 탈분극을 일으키고 활동전위를 생성시킵니다 이렇게 도미노가 연이어 넘어지듯이 활동전위가 축삭으로 전도되는 시스템으로 뉴런의 정보를 디지털 신호로서 멀리까지 신호의 감쇠없이 전달될수있는것입니다 같은 전기적인 현상에서도 볼수있듯이 전선과 같이 전류가 흐르는 시스템이라면 신호는 멀리 갈수록 감쇠됩니다 특히 빠른 속도의 정보전달을 필요로 하는 뉴런은 축삭 주위를 군데군데 미엘린수초라고 하는 절연체로 둘러사여있습니다 이것에 의해 활동전위가 띄엄띄엄 이동할수잇게되고 보다 더 빠른 전도가 가능하게 되는 것을 도약전도라합니다 뉴런에 활동전위가 발생하는 것을 발화한다고 지칭하며 활동전위의 빈도를 발화빈도라고 합니다 깨어있을 때는 주파수가 높은 베타파가 뇌 전체 영역에서 관찰되고 깨어있는채로 눈을 감으면 후두엽근처에서 다소낮은 알파파가 나오기시작합니다 뇌가 논렘수면에 들어가면 더 주파수의 낮은 세타파가 나타납니다 이렇게 알파파가 전체의 50%이하까지 감소한 상태를 노렘수면1단계로 봅니다 다음으로 방추파와 K-복합파라고 불리는 특징적인 파형이 출현하는 상태가 논렘수면2단계로 더 깊은 수면으로 들어가 2ㅎㅔ르츠이하의 서파9델타파)가 전체의 20%~50%이하인 상태가 3단계 마지막으로 서파가 50퍼센트이상을 차지하는 상태를 4단계로 구분합니다

 

논렘수면은 휴식시간이라고 여겨지는데 뇌의 에너지 소비와 뉴런의 활동이 하루 중 최저로 뇌파에서는 느리고 큰 진폭의 파형이 기록됩니다 진폭의 크기는 대뇌피질의 뉴런이 동기화되는지 여부에 따라결정됩니다 논렘수면시 뇌는 운동기능을 관장하는 영역이 온몸의 근육에 명령을 내리는 일이 줄어들어 근육활동이 감소하지만 필요시에는 응답하고 잠잘 때 뒤척거리는 등의 운동을 하는 것이 가능한 상태로 체온이 덜어지고 에너지소비도 적어집니다 자율신경계의 기능에서는 교감신경 기능이 약화되고 부교감신경기능이 항진됨에따라 혈압과 심장박동수가 떨어지고 소화기걔통의 기능이 활발해집니다 논렘수면때는 신체도 뇌도 휴식상태에있는것처럼 보이고 감각계의 입력처리도 깨어있을때와 확연히 다른게 중추인 뇌가 기능을 떨어뜨리고잇기 때문입니다 그러나 감각계가 완전히 차단되는 것은 아니어서 큰 소리가 나거나 주위가 갑자기 환하게 밝아지면 누구나 눈이 더집니다 램수면시에 뇌와 전신의 기능은 깨어있을때보다 활발하게 활동하고있습니다 뇌파가 각성때와 매우 비슷한 저진포그이 속파이기에 역설수면으로도 불립니다 또 렘수면 시에는 뇌간에서 척수로 향하는 운동뉴런을 마비시키는 신호를 보내고있어서 전신의 골격근과 눈근육 이소고르이 근육 호흡근등을 제외하고 마비되어있는 상태가 됩니다 그 때문에 렘수면 시 뇌의 명령이 근육에까지 전달되지 않으므로 꿈속에서의 행동이 실제 행동에 반영되지 않습니다 단지 안구만은 불규칙적으로 여러방향으로 움직이고있습니다 이것은 꿈속에서의 고차시각영역활동이 뇌간에 전달되어 안구를 움직이게 한다고 추측합니다 자율신경계의 작용으로 렘수면때에는 교감 신경계와 부교감신경계의 활동이 둘 다 크게 변동하기에 심장박동수와 호흡수가 늘어납니다 체온조절기능이 거의 정기하고 감각계에서 뇌에 대한 입력은 중계 역할을 하는 지점인 시상에서 차단됩니다 또 출력으로서 운동을 일으킬수도없습니다 그럼에도 불구하고 중추인 뇌는 활성화되고있습니다 즉 신체와 뇌 사이의 정보교환을 차단한 상태로 뇌 자체는 활발히 활동하고있습니다

깊은 논렘수면에서는 뇌 전체의 혈류량이 감소합니ᅟᅡᆮ 이는 논렘수면시 뇌가 휴식상태에있다는 것을 나타냅니다 특히 뇌간 전뇌기저부 시상의 활동이 현저하게 저하됩니다 이들영역은 각성을 제어하는데 깊이 관여하는 부위기에 논렘수면시 활동이 저하되는 것은 당연한데 유독 논렘수면 중에 활동이 왕ㅇ성해지는 부위가 존재합니다 시각교차앞구역은 간뇌와 중뇌의 이행부에 해당하는 시상하부의 앞부분에 존재하고 수면중추로서의 기능을 갖고있습니다 뇌가 수면중추 부위를 활성화하여 잠이 유도됩니다 이 시각교차앞영역을 잠을 재우는 뇌라고 지칭하는 사람도있습니다 또한 논렘소면 시의 대뇌피질 활성도 저하가 뇌 전체에 일률적으로 일어나는 것이 아니라 언어중추를 포함한 왼쪽 측두엽과 왼쪽 전두엽의 영역에서 더욱 두드러지게 나타나는 것으로 알려져있습니다 이것은 깨어있을 때 자주 사용되는 부위에 수면이 더 많이 나타나는것이라고 해석됩니다 수면이 뇌 전체에 일률적으로 일어나기보다는 국소적으로 제어되고있다는 것을 의미합니다 렘수면 시 뇌 안의 활동패턴 프로그램은 매우 특징적입니다 우선 뇌간의 다리뇌에서 다리뇌덮개부분의 활동이 높아지는데 이 부분은 렘수면을 일으키는 중추로 간주됩니다 여기에는 아세틸콜린이라는 뇌안의 신경전달물질을 가진 뉴런이 존재하고 렘수면 시에 활동이 활발해집니다 또 편도체와 해마부분이 활동합니다 이것들은 대뇌변연계라는 부분의 일부이며 감정과 기억에 관여합니다 렘수면 도중 꿈에서 무섭다 즐겁다 등의 다양한 감정을 동반하는 경우가 많다는것도 편도체의 활동과 관련이있는 것으로 보입니다 꿈을 꾸고있을땡는 내용이 이상하다고 깨닫지 못하는 것은 전두엽의 배외측전전두피질의 기능이 저하되어있기 때문입니다 이부분이 충분히 기능하지않으면 보고있는 현상에 대해서 되돌아보거나 이상하다는 의문을 갖기 어렵게됩니다 또한 꿈은 대개 시각적인것이며 나머지 감각을 동반하는 경우가 적습니다 이는 렘수면시 일차시각영역은 활동을 정지하고잇지만 고차시각영역은 활발히 활동하고있으며 이부분에서 시각이미지가 만들어지고잇기 때문으로 풀이됩니다 렘수면은 감각정보에서 오는 요소를 바탕으로 기억하공ㅅ는 사건의 내용을 분류 정리하는 것으로 예상됩니다 뇌활동은 크게 활동모드인 각성과 렘수면, 수면모드인 논렘수면으로 나누는데 각성때는 오감을 통해서 입력되는 바깥세계의 정보를 처리하면서 그것에 반응하여 뇌가 활동합니다 다섯가지의 감각정보는 대뇌피질에서 해석이 이루어지는 동시에 대뇌피질과 나란히 늘어선 시스템인 대뇌변연계에서 중요도가 매겨집니다 대뇌변연계는 얻어진 정보의 중요성을 가늠하는 시스템과 같습니다 긍정적인 혹은 부정적인 감정을 느기는 것은 각성을 유지하는데 도움을 줍니다 외부세계의 자극에 반응하고 대뇌피질이 활성화되는 상태입니다

렘수면은 외부와의 정보교환이 없는 상태로 감각계로부터 입력신호와 운동신경을 통하는 근육으로의 출력신호도 차단된 상태로 뇌를 활성화시키는 자극은 내부에서 발생합니다 뇌간의 다리노덮개에있는 콜린 작동성 뉴런이 자발적으로 활동하여 시상 등을 통하는 대뇌피질을 활성화시킵니다 콜린 작동성 뉴런은 동시에 시각연합영역이나 대뇌변연계또 자극합니다 이에 따라 꿈은 감정이 풍부한 시각이미지가 됩니다 이것은 뇌가 만들어낸 환상으로 꿈을 꾸고있는 당사자는 배외측 전전두피질의 활동이 저하되어있기에 현실이라고 믿는것입니다 꿈속에서는 정상적인 사고를 하거나 과거를 기억해내기어렵습니다 단지 체험과 감정만이 있을뿐입니다 메타인지가 안되는 것 이 전전두엽의 기능이 떨어져있는 것이 원인으로 꼽힙니다 렘수면에서 보이는 이런 현상은 일종의 정신장애와 매우 유사한 것으로 우리는 매일밤 환각을 체험함으로써 역설적으로 정상적인 ?정신을 유지하고있느지 모릅니다

 

오감으로부터 제각기 다르게 들어오는 정보를 정리하고 지금 벌어지고있는 현실을 ‘구축’하는 것은 전두엽 중 전전두엽피질에서 이루어집니다 그런의미에서는 우리가 보거나 듣고있는 것은 모두 가상현실이라고 말할 수 있습니다 전두엽은 다양한 정보를 논리적인 형태로 통합하는 기능을 갖고있습니다 배외측전전두피질 부위에는 작업기능이라는 기능이있습니다 비교적 장기기억이 아니라 순간적으로 기억을 저장하고 곧 사라지는 기억을 취급합니다 작업기억은 해마에서의 기억과 달리 순식간에 사라지고 용량도 한정되어있습니다 작업기억은 논리적 사고에 필요한것이며 그 기능은 의식과 지능과 인지와 밀접한 관계가있다고 알려져있습니다 렘수면 동안 다양한 뇌의 부위가 활성화됨에도 불구하고 작업기억을 담당하는 배외측전전두피질의 기능은 더욱 저하되어 꿈속에서는 인과관계나 맥락이 없는 이야기가 전개되는것입니다

뇌염환자 중에는 잠을 곤히 지속해서 자는 기면 증상을 보이는 환자나 심한 불면을 호소하는 증례도 있습니다 뇌염으로 사망한 사람들의 병리학적 소견에서 뇌의 시상하부의 앞부분에 병소가 잇는경우에는 불면을 초래하고 반면에 시상하부 뒤쪽에 병소가있는 경우 기면증상을 보이는데 시상하부 뒷부분에는 각성과 깊은 관계를 가진 오렉신과 히스타민이라는 뇌 안의 신경전달물질을 만드는 뉴런이 존재했습니다 또한 시상하부의 앞부분에는 시각교차 앞구역이라는 부분이 포함되며 여기에서 수면을 만들어내는 시스템이 존재합니다 시상하부는 동물의 항상성을 제어하는 부분입니다 항상성이라는 것은 생체내의 환경을 일정하게 유지한다는 의미로 항온동물의 체온은 기온이 변해도 거의 일정하게 유지됩니다 또한 혈압이나 혈액 안의 여러 가지 물질의 농도 등도 일정한 범위로 유지됩니다 이처럼 생체의 다양한 기능을 통해 외부와 내부의 환경이 변화해도 변동이 일정범위내에서 유지되는것입니다 이러한 항상성 조절은 자율신경계의 기능 및 호르몬 농도의 조절에 의해 이루어집니다 시상하부는 자율신경계나 내분비 기능을 조정함으로 써 전신의 항상성을 유지하나 실제로는 체온이나 심장박동수 혈압 호흡수등은 항상 일정한 값으로유지되고있는 것이 아니라 그 환경에서 절절한 상태로 설정됩니다 운동하거나 흥분하는경우에 심장박동수나 혈압이 오르는것도 그 때문입니다 즉 시상하부는 생체를 각각의 환경에 맞는 최적의 상태로 관리하는 중추인것입니다 시상하부는 이처럼 항상성 중추이지만 동시에 감정이나 본능적인 행동에도 관련되어있고 수면과 각성의 조절에 대해서도 중요한 역할을 하고있습니다 수면은 시상하부에 의해서 조절되지만 시상하부의 기능에있어서도 수면은 필수적입니다 수면과 각성은 뇌 전체에 미치는 상태의 변환이며 이를 위해서는 시상하부로부터 작용을 뇌 전체에 전달하는 시스템이 필요합니다 이때 특히 중요한 것은 대뇌피질의 활동입니다 대뇌피질의 활동상태에 변화를 일으키는 시스템은 뇌간에 잇는데 뇌간은 대뇌에붙어있는 부분에 해당하며 시상하부는 바로옆에 접하고잇습니다 뇌간은 호흡이나 순환 등을 조절하는 중추이며 생명장치로서의 역할도 하고있습니다 이러한 뇌간이 뇌 전체를 활성화시키는 시스템은 수면과 각성을 이해하는데 중요합니다 뇌간 중앙부에 있느 ㄴ뇌간망상체에 전기자극을 가하면 잠자던 고양이 가 깨어나고 뇌간 망상체를 파괴하면 고양이를 개울수없게됩니다 뇌간 망상체란 신경섬유가 그물코처럼 가로 세로로 교차되는 부분으로 그 안에 뉴런이 여기저기 흩어져있습니다 이러한 현상으로 그들은 뇌간에서 각성을 만들어내는 중추가있고 하위 중추에있는 뇌간에서 상위중추를 향해 신호를 내보냄으로써 대뇌에 자극을 보내고 각성을 만들어내는 상행성뇌간망상체 활성화계 가설을 주장하기도 했습니다 뇌간을 자극할때는 감각계 경로를 자극하는 것이 분명하고 파괴실험에서 망상체를 파괴할 때 감각계의 입력도 동시에 결과에 불과하다는 것이었습니다 그러나 이후 다양한 후속연구가이루어져 뇌간에 각성을 제어하는 중추가있다는 것은 틀림없는 사실로 인정받게되었습니다 감각게 경로에 장애를 주지않도록 조심스럽게 고양이의 뇌간 망상체만을 파괴해도 역시 고양이는 각성할수없게되고 논렘수면과 비슷한 상태가되는것입니다 이것은 감각계로부터의 입력자극이 정상어더라도 뇌간망상체가 파괴되면 각성할수없게된다는 사실 즉 뇌간 망상체는 각성을 위해 필수적인 부분임을 의미합니다

 

각성뿐 아니라 렘수면을 일으키는 중추도 뇌간 망상체에있다는 연구결과도 발표됐는데 고양이 뇌간의 뇌교 윗부분을 모두 절제해도 렘수면 시에 볼 수 있는 급속 안구운동이나 근유그이 이완이 관찰되는 것을 보여주었습니다 렘수면 중추는 대뇌가 아니라 뇌교에있고 여기에서 척수를 향해 근육을 이완시키는 명령을 내린다는것이죠 이중추로부터 위쪽으로 대뇌를 향한 신호가 보내지는 것을 보여주며 고양이에서는 뇌교- 외측슬상체- 시각영역으로의 신호흐름이 기록되어 뇌교에서 유래한 신호로 대뇌피지르이 시각영역에까지 정보가 전달되는 양상이 포착되었습니다 렘수면의 경우도 각성과 비슷하게 뇌간의 다리뇌에잇는 중추로부터 위쪽으로 대뇌피질이 활성화되는 것을 나타내 렘수면에서 각성과 유사한 뇌파가 기록되는것이죠 이렇게 각성과 렘수면은 둘 다 뇌간에의해 상행선으로 작동해서 대뇌피질의 활성화에의해 일어납니다 논렘수면시에는 이러한 상행성의 자극시스템활동이 정지하고있습니다

 

뇌간 안에서 각성을 조절하는 부분은 몇가지 신경핵으로 뉴런의 세포체가 모여잇는 부분입니다 뇌간에는 몇 가지 특정 신경전달물질을 만드는 뉴런이 모인 신경핵이존재하는데 그중에는 깨어있는지 수면 중인지에 대응하여 활동을 변화시키는 신경핵이 발견되오잇습니다 그 활동의 변화는 수면/각성의 전환보다 선행해서 일어나기에 이러한 신경핵의 활동변화의 영향이 수면이나 각성을 만들어낸다고봅니다 또한 수면과 각성의 전환에는 글루탄산염과 GABA등의 신경전달물질에 의해 이루어지는 통상의 신경전달뿐 만 아니라 뇌의 상태전환에 관계된 두 가지 시스템도 관련되어있는ㄷ 하나는 모노아민 작동성 시스템이라 불리는것이고 다른하나는 콜린 작동성 시스템이라 불립니다 이 시스템이 어떻게 활동하는가에 따라 각성 렘수면 논렘수면이라는 세가지 상태가 전환됩니다 모노아민 작동성 시스템이란 모노아민이라고 불리는 물질을 만드는 뉴런이 주요한 역할을 하는 시스템입니다 모노아민은 아미노산부터 카르복시기가 떨어진 형태를 기본형으로는 화학물질의 총칭으로 뇌 안에서는 신경전달물질로서 작용합니다 노르아드레날린은 청반핵, 세로토닌은 봉선핵이라는 부분에 존재하는 뉴런이 만들고있습니다 이러한 핵은 모두 뇌간에 존재하고 시상하부의 뇌간의 경계부에있는 결절유두체핵에는 히스타민을 만드는 뉴런이있습니다 이러한 신경핵은 대뇌피질에 광범위하게 뿌리를 내리는것처럼 수많은 가지 형태로 축삭이 뻗어잇어 광범우l 투사계라고 불립니다 즉 뇌간의 작은 영역에서 시작된 정보다 축삭에의해 뇌간 망상체를 통과하여 상행성으로 대뇌까지 도달하고 뇌 전체에 영향을 미치는 해부학적 구조를 가지고있습니다 뇌안에서 작용하는 가장 주요한 신경전달물질에는 글루탐산염과 GABA가있습니다 (모두 아미노산계 신경전달물질) 반면 모노아민계의 신경전달물질은 훨씬 작용 시간이 느리고 지속적입니다 왜냐하면 아미노산계 신경전달물질의 수용체는 그것 자체가 이온채널이며 글루탐산염과 GABA가 작용하면 즉각 그 뉴런에 전기적 변화가일어나는데 반해 모노아민계의 물질은 수용체에 작용한 후 G단백질이라는 분자를 통해 세포 내에서 대사적 변화를 일으키고 그 결과로 전기적 변화가 일어나기 때문입니다 그리고 신경전달물질을 만드는 뉴런의 형태와 기능도 특수합니다 예를 들어 글루탐산염을 만드는 뉴런의 시냅스는 수상돌기의 수상돌기가시에서 만들어집니다 그주위를 별아교세포라 불리는 신경교세포가 뻗은 가시를 둘러쌈으로써 글루탐산염은 매우 국소적으로 작용하게 됩니다 이렇게 함으로써 다른 뉴런에 정보누출을 방지하고 정확성을 높이는것입니다 그에반해 모노아민을 신경전달물질로 하는 뉴런에서는 축삭의 말단에 여러개의 구슬모양의 모노아민이있는 시냅스 소포를 다수가지고잇으며 그 시냅스 소포에서 모노아민이 분비됩니다 이를 통해 글루탐산염 작동성뉴런과는 대조적으로 축삭주위의 여러개의 뉴런에 영향을 줄수있는데이런 전달방식을 부피전달이라 합니다 이러한 특징으로 모노아민 작동성 뉴런은 작은 영역에서 발생한 정보를 뇌의 광범위하게 퍼져잇는 뉴런에전달할 수 있습니다 정보누출을 막는 것이 아니라 오히려 이 넓은 범위의 뉴런에 같은 정보를 동시에 보내도록하는 시스템입니다 글루탐산염 작동성 뉴런이 e메일처럼 특정개인을 향해 정보를 발신한다고 비유한다면 모노아민 작동성 뉴런은 관내방송 같은 정보전달방식을 취하고있는셈입니다 이러한 작용에의해 뇌 전체의 작동상태를 전환할 수 있습니다 모노아민 작동성 뉴런이 작용하는 시스템이 각성과 관련이 깊습니다

 

콜린 작동성 시스템은 아세틸콜린이라고 불리는 뇌 안의 물질을 가진 뉴런이 주된 역할을 하는 시스템으로 뇌간의 다리뇌에있는 등쪽외측피개핵과 대뇌각교뇌피개핵이라는 신경핵에 존재합니다 콜린 작동성 뉴런은 시상에 많이 투사를 하고 시상을 통하여 뇌 전체에 영향을 미칩니다 그리고 모노아민 작동성 시스템과 콜린 작동성 시스템 활동의 조합이 변화함으로써 각성 논렘수면 렘수면의 전환이 일어나는것입니다 각성때에는 모노아민 작동성 시스템과 더불어 콜린 작동성 시스템을 포함한 모든 광범위 투사계가 활동하고 대뇌피질을 활성화합니다 그에반해 논렘수면에서는 이들 시스템의 활동이 저하되고 대뇌활성화도 멈춥니다 특수한 상황이 나타나는 것은 렘수면 때입니다 모노아민 작동성뉴런은 논렘수면 때보다도 한층 더 발화빈도가 줄어들고 활동을 거의 완전하게 멈추게됩니다 반면에 콜린 작동성 뉴런에 의해서 대뇌피질이 강력하게 활성화됩니다 렘수면 시 뇌의 특정기능이 발휘되는 것은 이런 작용에 의해서입니다 각성은 모노아민 작동성 시스템과 콜린 작동성시스템이 동시에 활동함으로써 대뇌피질의 광범위한 부분이 자극되어일어납니다 논렘수면은 모노아민 작동성 시스템이나 콜린 작동성 시스테므이 활동이 저하된 상태이며 그 때문에 대뇌피질으 ㄴ광범위한 활동이 저하되고 맙니다 렘수면에 들어가면 모노아민 작동성 시스템은 ㅗ안전히 활동을 정지하지만 각성때와는 다른 패턴으로 콜린 작동성 시스템이 강하게 대뇌피질을 활성화합니다 이때 전전두엽피질의 일부등은 기능이 저하된채로 있기에 의식은 각성때처럼 또렷하지않고 수면상태인채로 있습니다 바꿔말하면 전전두엽 피질을 활성화하기위해서는 모노아민의 작용이 필요하다고 생각됩니다 모노아민 작동성 시스템은 체온조절등에도 필요한 시스템으로 이 기능이 멈추어있을때는 렘수면 중에 체온조절기능이 거의 정지되었는것과도 관계가있습니다

 

각성이라는 상태와 수면이라는 상태는 혼재하는일이없이 서로 전환되고 기본적으로 독립적입니다 시각교차앞영역의 수면시스템과 뇌간의 각성시스템의 세력관계에따라 수면상태나 각성상태가 결정됩니다 대뇌피질은 칼럼이라는 기능단위로 이루어져있는데 하나의 칼럼은 만개의 뉴런을 포함하며 원주 내지 직육면체 모양을 하고잇습니다 각성시에는 다양한 칼럼이 정보를 주고받으면서 처리하기위해 다양한 시기에 발화하고있습니다 체내시계는 인간 등 포유류의 경우 뇌의 시상하부의 일부인 시교차상핵에있는 것으로 알려져있습니다 체내시계는 약24시간주기로 맞춰져있지만 매일 아침이 되면 망막으로부터 들어온 빛의 정보가 시교차상핵에 전달됨에 따라 시각이 수정됩니다 이것을 광동기화라고 부릅니다 또한 이 체내시계의 메커니즘은 내분비호르몬에 의해 제어됩니다 시교차상핵을 제어하는 대표적인 호르몬으로는 송과체에서 분비되는 멜라토닌 이있습니다 송과체의 멜라토닌 생산은 시교차상핵이 지배하고있으며 멜라토닌 분비는 밤에 나타납니다 멜라토닌의 시교차상핵으로의 작용은 피드백 시스템 중 하나이며 이 메커니즘에 의해서도 체내시계가 정확하게 기능하도록 제어되고있는셈입니다 뇌는 고도로 역할이 분화되어있고 부위별로 다양한 기능이잇습니다 깨엉ㅆ을대에는 이러한 여러 가지 기능이 통합되면서 다양한 영역에 걸쳐 활발하게 정보를 교한하기에 각성 시의 추체세포는 제 각기 각자발화하고있어 낮은 진폭의 빠른 뇌파가 기록됩니다 논렘수면에 들어가면 추체세포는 발화를 멈추는 순간과 방대하게 발화하는 순간을 동기화하여 이를 반복합니다 잠이깊어질수록 발화는 동기화해 나갑니다 이 동기화에는 추체세포와 시상사이에 정보를 주고받는고리가 기능하고잇는 결과 추체세포에 발생하는 전기활동이 모이기에 기록된 뇌파는 전위가 커지게되고 주파수는 완만하게됩니다 프로스타글란딘 D2는 막 아래를 채우고있는 뇌척수액을 통해서 전뇌기저부로 옮겨지고 수면물질 후보인 아데노신을 방출합니다 아네노신은 시각교차앞 영역의 수면을 유도하는 뉴런에 작용해서 졸음이 유도됩니다 수면뉴런이 활동을 시작되면 모노아민 작동성 뉴런과 콜린 작동성 뉴런 즉 각성시스템의 활동이 약해지고 대뇌피질의 활성화도 약해집니다 바이러스에 감염되면 면역반응에 생성되는 인터루킨-1ㄷ 수면을 유도하는 물질입니다 뇌안에서 아데노신의 농도는 수면시보다 각성시에높고 각성이 유지되면 농도가 점점 높아집니다 많은 신경전달물질이 분비될 때 ATP라는 물질이 일제히 방출되는데 이 ATP가 분해도어 아데노신이 되기 때문입니다 그 외에도 뉴런의 기능을 유지하는 신경교세포도 아데노신을 만듭니다 그리고 수면 중에 아데노신은 점차 감소합니다 이러한 점에서도 수면부채와 아데노신의 동태가 부합니다 수면의 시점을 결정하는 하나의 요소는 얼마나 오랫동안 깨어있었는지를 반영하는 뇌안의 아데노신 농도입니다 뇌안에는 더욱 정밀한 체내시계가 있습니다 시교차상책은 거의 정확히 24시간 의 리듬으로 맞춰져잇습니다 

 
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