분당서울대병원, “수면 중 뇌 청소 확인”… 치매 조기진단 길 열리나

▲연구팀이 개발한 무선 근적외선 분광기.(분당서울대병원 제공)

분당서울대병원이 세계 최초로 수면 중 뇌 속 노폐물 배출 과정을 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 치매를 유발하는 ‘아밀로이드 베타’ 등 독성 단백질이 수면 중 얼마나 잘 배출되고 있는지를 확인할 수 있어, 치매 조기 진단과 예방 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

윤창호 분당서울대병원 신경과 교수와 배현민 KAIST 전기전자공학부 교수 공동연구팀은 수면 중 뇌의 노폐물 배출 시스템인 ‘아교임파계(Glymphatic System)’의 활동을 실시간으로 모니터링할 수 있는 근적외선 분광기법(NIRS) 기반의 무선 장비를 개발했다고 23일 밝혔다.

아교임파계는 수면 중 뇌척수액이 뇌 조직 속으로 스며들며 독성 단백질을 씻어내는 일종의 ‘뇌 청소 시스템’이다. 뇌에 아밀로이드 베타가 쌓이면 알츠하이머병 같은 신경 퇴행성 질환으로 이어질 수 있는데, 이 시스템은 이런 노폐물 제거에 핵심 역할을 한다.

지금까지는 MRI 조영제를 이용해야만 아교임파계의 움직임을 파악할 수 있었지만, 검사 시간이 길고 인체에 부담이 커 실시간 관측은 어려웠다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 이마에 붙이는 무선 분광기를 개발했다. 이 장비는 근적외선을 뇌에 쏘고, 반사되는 신호를 분석해 수분량과 혈류, 산소포화도 등을 측정한다. 특히 수분 변화만을 정밀히 추출해 아교임파계의 활성도를 알아내는 데 성공했다.

실제 41명의 건강한 성인을 대상으로 실험한 결과, 잠에 들고 나서 깊은 비렘수면(NREM) 단계로 들어갈수록 뇌 속 수분량이 유의하게 증가했고, 이는 뇌 청소 활동이 활발해졌음을 의미한다. 반대로 깨어 있을 때나 렘수면 중에는 뇌 수분량이 줄었다. 특히 첫 번째 깊은 수면 주기에서 뇌 청소가 가장 활발히 일어나는 것으로 나타났다.

윤 교수는 “수면의 질이 뇌 건강에 미치는 영향을 과학적으로 증명할 수 있는 토대를 마련한 연구”라며, “치매나 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환을 조기에 예측하고, 수면 기반 치료 효과를 정밀하게 평가하는 데 널리 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.