뇌가 수면이 필요한 이유

수면은 뇌 기능과 전체적인 건강을 위해서 필수적이지만, 수면이 어떻게 이로운 효과를 내는지는 대체로 잘 알려져 있지 않다. 수면 연구자들은 수면을 시스템 수준에서 연구할 수 있는 새로운 치우치지 않은 접근법을 찾고 있다. 그러한 방법들 중에서 ‘시스템 유전학(systems genetics)’라고 알려진 수면을 연구하는 한가지 접근법에서, DNA로부터 유전자 발현을 통한 표현형과 단백질, 대사까지의 서로 다른 수준의 정보를 함께 연결함으로써 생물학적 현상에 대한 추론을 이끌어낸다. 그 방법은 생물학적 현상에 대한 전반적이고 상호연결된 시각을 제공해서 질병의 감수성을 예측하는데 중요하다고 여겨지고 있다.

연구자들이 수면 손실의 회복력이나 감수성을 예측하는 분자 신호전달 경로들을 확인하기 위해서 쥐에서 시스템 유전학 분석을 수행했다. 7년의 연구는 네 가지의 영향을 수량화하는 개방형 상호작용하는 지식 베이스로 끝이 났다: 수면 박탈과, 뇌와 간 전사체의 수준에서의 게놈, 혈액 대사체, 그리고 뇌 활성과 수면-각성 거동의 전례없이 상세한 분석을 나타내는 수면-각성 현상.

여러 놀라운 통찰이 초기 연구에서 나왔다. 습관적인 휴식 단계(쥐에서 명기)의 초기 절반 동안에 수면을 막는 것은 모든 시스템에 구석구석 영향을 미치고, 뇌에 있는 모든 발현된 유전자의 78퍼센트에서 발현이 바꿨다. 그 연구자들은 수면 박탈 이후에만 활성화되고 방해가 없으면 활동하지 않는 다수의 유전적 변이를 확인했다. 더욱이 이 변이들은 수면 손실에 대한 수면 반응이나 분자 신호전달의 강도를 결정할 뿐만 아니라, 몇 가지 사례에서 그 변화의 방향도 바꿔서, 불충분한 수면에 대응하는데 강한 개별간 변화를 설명해주었다.

이 분석에서 가장 놀라운 발견은 말초 조직에서만 활성화된 분자 및 대사 경로들이 해마와 같이 특정한 뇌 영역에서 기원하는 것으로 알려진 진동의 진동수와 같이 중추적으로 여겨지는 표현형에 직접적으로 영향을 주는 것으로 보인다는 것이다. 네 가지 수준 모두에서 얻어진 증거는 지방산 대사를 수면 손실의 부정적인 결과의 기질임을 보여주었다. 그러한 발견은 새로운 치료 전략을 알려줄 수 있을 뿐만 아니라, 기능과 조절에 대한 가설을 오랫동안 안내했던 수면에 대한 대체적으로 뇌-중심의 관점을 바꿀 수 있을 것이다.

이 치우치지 않은 접근법을 통해서, 시스템이 왜 수면을 필요로 하는지 알 수 있게 되길 바란다.

출처: http://www.ndsl.kr/ndsl/search/detail/trend/trendSearchResultDetail.do?cn=GTB2018004383

원문출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180809141231.htm 

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