[로이슈 전여송 기자] 분당서울대병원은 신경과 윤창호 교수 연구팀이 수면 중 뇌의 수분 변화를 가정에서 연속적으로 측정할 수 있는 무선 웨어러블 장비를 개발했다고 9일 밝혔다.

이번 연구는 조지아공과대학교 여운홍 교수 연구팀과 공동으로 진행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재됐다.

연구팀에 따르면 수면 중에는 뇌척수액이 뇌 조직 사이를 순환하며 노폐물을 제거하는 '아교림프계' 활동이 활발해진다. 이 과정은 알츠하이머병 등 신경계 질환과의 연관성이 알려져 있지만, 지금까지는 자기공명영상(MRI) 등 대형 장비를 이용해야 해 자연스러운 수면 환경에서 반복적으로 관찰하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이를 보완하기 위해 이마에 부착하는 무선 근적외선분광(NIRS) 웨어러블 장비를 개발했다. 장비는 피부에 밀착되는 유연한 구조로 제작됐으며, 640나노미터(nm), 680nm, 950nm 파장의 LED와 광검출기를 이용해 뇌 조직의 수분 및 혈류 변화를 측정하고 데이터를 무선으로 전송하도록 설계됐다.

연구팀은 건강한 성인 4명을 대상으로 가정에서 총 16회의 야간 측정을 실시했다. 뇌파와 안구운동을 함께 측정해 수면 단계를 판정한 뒤 뇌 수분 신호 변화를 분석했다.

분석 결과, 깨어있는 상태나 렘(REM)수면에서 비렘(NREM)수면으로 전환될 때는 뇌 수분 신호가 증가했고, 비렘수면에서 렘수면으로 전환될 때는 감소하는 양상이 나타났다. 이러한 변화는 뇌파와 안구운동을 통해 확인한 수면 단계 전환 시점과 거의 동시에 관찰됐다고 연구팀은 설명했다.

또 장비는 뇌 수분 변화뿐 아니라 호흡, 심박동, 느린 뇌파와 관련된 생리적 리듬도 함께 측정했다. 비렘수면에서는 호흡과 심박이 안정적으로 유지됐고, 렘수면에서는 불규칙해지는 기존 수면 생리 특성과 유사한 결과가 확인됐다.

연구팀은 이번 장비가 수면 시간이나 수면 단계 판정을 넘어 아교림프계 활동과 관련된 뇌 수분 변화를 자연스러운 수면 환경에서 관찰할 수 있는 가능성을 제시했다고 밝혔다.

윤창호 분당서울대병원 신경과 교수는 "아교림프계 활동을 자연스러운 수면 환경에서 관찰할 수 있는 도구를 마련하는 것은 신경계 질환 연구의 중요한 과제였다"며 "표준검사와의 비교 검증을 거쳐 발전한다면 수면장애와 노화, 인지저하 연구 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr