수면 생리학

사람은 평균적으로 인생의 3분의 1을 잠으로 보냅니다. 수면(또는 적어도 활동과 휴식의 교대)은 모든 생명체의 생리적 적응에 필수적인 메커니즘입니다. 이는 수면이 생명 활동을 최적 수준으로 유지하는 데 중요한 기능을 수행한다는 이론을 뒷받침합니다. 놀랍게도 수면의 목적과 같은 중요한 문제에 대한 우리의 이해는 원시적이고 모호합니다. 이 분야의 근본적인 개념을 발전시키기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 그러나 아래에서는 수면의 생리학에 대한 기본적인 개요와 수면 조절의 주요 메커니즘, 그리고 수면의 기능을 설명하는 가설을 소개합니다.

환자들은 종종 얼마나 많은 수면이 필요한지 묻습니다. 가장 흔한 답변은 8시간이지만, 어떤 사람들은 4.5시간의 수면이 필요하고, 어떤 사람들은 10시간의 수면이 필요합니다. 따라서 8시간은 평균적인 수치일 뿐이며, 일반적으로 이 수치는 개인차가 큽니다. 그러나 수면 시간이 평균과 크게 차이가 나는 사람은 극소수이므로, 수면 장애 가능성을 발견하기 위해 적절한 검사가 필요합니다.

수면의 발생 시간, 지속 시간, 그리고 수면 구조는 생물 종마다 다릅니다. 인간은 밤에 잠들고 해가 뜨고 나서 깨는 경향이 있습니다. 인공 조명의 등장과 야간 근무의 필요성으로 인해 많은 사람들의 수면 및 각성 패턴은 밤에는 휴식을 취하고 낮에는 활동적으로 활동하는 일반적인 리듬에서 크게 벗어났습니다.

실험실 연구에 따르면, 각성이나 졸음의 정도는 최소한 두 가지 요인에 따라 달라진다는 것이 밝혀졌습니다.

1. 이전 각성 기간 및
2. 생체 리듬.

따라서 졸음의 최고조는 늦은 저녁 시간에 발생하는데, 이는 일반적인 취침 시간과 일치합니다. 또 다른 졸음의 최고조는 낮 시간에 발생하는데, 이는 많은 국가에서 오후 휴식으로 받아들여지는 전통적인 시에스타 시간과 일치합니다. 오후 피로와 일주기 생리 과정으로 인해 많은 사람들이 이 시간에 활동적인 각성을 유지하는 데 어려움을 겪습니다.

수면의 구조, 수면 단계 및 시간적 특성에 대해 현재까지 축적된 대부분의 정보는 수면 중 생체 전위를 기록하는 특수 방법인 수면다원검사(PSG)를 사용하여 얻었습니다. 1940년대에 등장한 수면다원검사는 현재 과학적 연구와 일차 수면 장애 진단 모두에 널리 사용되고 있습니다. 수면다원검사를 위해 환자는 보통 저녁에 수면학 실험실에 옵니다. 표준 수면다원검사 절차는 두피(대부분 정수리와 머리 뒤쪽)에 최소 두 개의 전극을 부착하여 뇌파를 기록하는 것을 포함합니다. 두 개의 전극은 눈의 움직임을 기록하도록 설계되었으며, 하나의 전극은 수면에서 각성으로의 전환과 수면의 다양한 단계에서 근긴장 상태를 평가하기 위해 정신 근육에 부착됩니다. 또한 센서를 사용하여 공기 흐름, 호흡 노력, 혈중 산소 포화도를 측정하고 ECG 및 사지 움직임을 기록합니다. 특정 문제를 해결하기 위해 수면다원검사의 다양한 변형이 사용됩니다. 예를 들어, 야간 간질 발작을 진단하기 위해 추가적인 EEG 리드가 사용됩니다. 경우에 따라 환자의 수면 중 행동을 비디오테이프에 녹화하여 환자의 움직임을 기록하고 몽유병이나 급속 안구 운동(REM) 수면 행동 장애와 같은 질환을 진단할 수 있습니다. 또한, 이 기술은 특수한 진단 문제를 해결하기 위해 추가로 수정될 수 있습니다. 예를 들어, 수면 중 위액 분비를 검사해야 하는 경우도 있으며, 발기부전을 진단하기 위해서는 수면 중 음경 상태에 대한 정보를 얻는 것이 중요합니다.

피험자는 정상적인 시간(예: 오후 11시)에 잠자리에 든다. 불을 끄고 잠이 드는 사이의 간격을 수면 잠복기라고 한다. 몇 분 안에 잠이 드는 사람도 있지만, 대부분은 15~30분 안에 잠이 든다. 45분 안에 잠들지 못하면 불안해진다. 잠들기 어려운 것은 흔히 잘 알려진 첫 번째 실험실 밤 현상 때문이다. 불면증 환자와 건강한 자원봉사자 모두에게 수면 실험실에서의 첫 밤은 스트레스를 유발하여 잠이 드는 잠복기가 상당히 길어진다. 호텔 방과 같이 낯선 환경에서 밤을 보내는 많은 사람들에게서도 비슷한 현상이 관찰된다. 잠이 드는 잠복기가 길어지는 것은 스트레스, 낯선 침대나 환경으로 인한 불편함, 신체 활동, 취침 직전에 먹은 과식 등 다양한 요인에 의해 발생할 수 있다.

1단계 수면은 각성과 수면 사이의 과도기 상태입니다. 이 단계에서는 약간의 졸음만 느끼고, 이름을 조용히 불러도 반응할 수 있습니다. 이 단계는 휴식이나 회복을 촉진하지 않는 것으로 보이며, 일반적으로 전체 수면 시간의 5~8%에 불과합니다. 1단계 수면의 증가는 수면 무호흡증, 하지불안증후군, 또는 우울증으로 인해 발생할 수 있는 불안하고 간헐적인 수면의 특징입니다.

2단계는 일반적으로 전체 수면 시간의 절반에서 3분의 2를 차지합니다. 어떤 면에서는 수면의 "핵심"이라고 할 수 있습니다. 2단계는 단일하고 명확하게 정의된 단계로, 뇌파에서 수면 방추와 K-복합체라는 두 가지 현상이 나타나는 것이 특징입니다.

일반적으로 2단계에서 3단계와 4단계(심층 수면 단계)로의 전환은 매우 빠르게 일어납니다.

3단계와 4단계는 일반적으로 "서파수면" 또는 "델타수면"이라는 이름으로 통합됩니다. 뇌파(EEG)에서 서파수면은 뚜렷한 고진폭의 서파 델타파를 특징으로 합니다. 서파수면 동안에는 근육 긴장도가 감소하고, 맥박, 호흡수와 같은 식물적 지표가 느려집니다. 이 수면 단계에서는 깨우기가 매우 어렵고, 깨더라도 처음에는 방향 감각을 잃고 혼란스러워합니다. 서파수면은 수면 중 휴식과 체력 회복에 가장 "중요한" 시기로 여겨집니다. 일반적으로 서파수면의 첫 번째 에피소드는 잠든 후 30~40분, 즉 대개 늦은 밤에 시작됩니다. 서파수면은 일반적으로 전체 수면 시간의 처음 3분의 1에서 더 많이 나타납니다.

수면의 마지막 단계는 급속 안구 운동 수면, 즉 렘 수면입니다. 꿈은 주로 이 수면 단계에서 나타난다는 것은 널리 알려져 있습니다. 꿈의 10%만이 다른 수면 단계에서 나타납니다. 이 수면 단계는 꿈의 본질에 영향을 미칩니다. 서파수면 중 꿈은 내용과 경험하는 감정 모두에서 일반적으로 모호하고 구조화되지 않습니다. 반면 렘 수면 중 꿈은 생생한 감각을 남기고 명확한 줄거리를 가지고 있습니다. 신경생리학적 관점에서 렘 수면은 세 가지 주요 특징을 보입니다.

1. 극심한 각성 상태에서 나타나는 EEG 패턴과 유사한 저진폭, 고주파 활동
2. 빠른 눈의 움직임
3. 심각한 근육 무력증.

"활성" 뇌(저진폭, 고주파 EEG 활동)와 "마비된" 신체(근육 이완증)의 조합은 이 단계를 "역설적 수면"이라고도 부릅니다. REM 수면 중에 발생하는 근육 이완증은 꿈에 대한 신체적 반응을 억제하는 진화적 적응으로 보입니다. 일반적으로 REM 수면의 첫 번째 에피소드는 잠든 후 70분에서 90분 사이에 시작됩니다. 수면 시작과 첫 번째 REM 수면 에피소드 시작 사이의 간격을 REM 수면 잠복기라고 합니다. 일반적으로 REM 수면은 전체 수면 시간의 약 25%를 차지합니다.

첫 번째 수면 주기는 설명된 모든 단계를 순차적으로 거치는 과정을 포함합니다. 두 번째 및 이후의 수면 주기는 2단계로 시작하여 서파수면과 급속 안구 운동 수면으로 이어집니다. 앞서 언급했듯이, 서파수면은 밤의 처음 1/3에서 더 길고, 급속 안구 운동 수면은 밤의 마지막 1/3에서 더 흔합니다.

실험실 수면 기록 연구 결과를 평가할 때, 잠드는 잠복기, 총 수면 시간, 수면 효율(개인이 수면을 취한 시간을 총 기록 시간에 대한 비율), 수면 단편화 정도(완전히 깨어나거나 불완전하게 깨어난 횟수, 수면 시작 후 깨어 있던 시간), 수면 구조(수면의 주요 단계의 횟수와 기간) 등 여러 매개변수를 분석합니다. 호흡(무호흡증, 저호흡증), 혈중 산소 포화도, 주기적 사지 운동, 심박수와 같은 다른 생리적 매개변수도 분석합니다. 이를 통해 특정 생리적 과정이 수면에 미치는 영향을 파악할 수 있습니다. 수면 단편화를 유발하는 무호흡증 발작이 그 예입니다.

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