수면과 휴식 중에도 호흡 통해 뇌 전체 신경 활동 조절

메디먼트뉴스

2022.02.08 23:25:04

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[메디먼트뉴스 한경숙 기자] 호흡이 수면과 휴식 중에도 뇌 전체 신경 활동을 조절한다는 연구 결과가 발표됐다.

독일 뮌헨 대학교(Ludwig-Maximilians-Universität München, LMU) 연구팀은 호흡이 수면이나 휴식과 같은 뇌의 오프라인 상태에서도 다양한 뇌 영역의 자극을 조절하고 동기화한다는 연구 결과를 24일 발표했다.

호흡은 가장 지속적이고 필수적인 신체 리듬으로, 자율신경계에 강력한 생리학적 효과를 발휘한다. 특히 지각, 주의력, 사고 구조와 같은 광범위한 인지 기능을 조절한다. 하지만 수면 중 호흡이 인지 기능과 뇌에 미치는 영향에 대한 메커니즘은 알려져 있지 않았다.

연구팀은 마우스 모델의 대뇌 변연계를 가로지르는 수천 개의 뉴런으로부터 대규모 생체내 전기생리학적 연구를 시행했다.

그 결과, 수면 중 호흡이 후각과 독립적인 방식으로 뇌 회로의 자극을 조절하는 것으로 나타났다. 호흡은 해마, 내측 전전두엽 및 시각 피질, 시상, 편도체, 측좌핵을 포함해 조사된 모든 뇌 영역에서 신경 활동을 조정했다.

연구를 진행한 뮌헨 대학교 신경 과학자 안톤 시로타(Anton Sirota) 교수는 "이번 연구를 통해 호흡과 대뇌 변연계 회로 사이에 이전에 알려지지 않은 연결의 존재를 확인했다"며 "호흡이 후각 경로를 통해 뇌 활동을 조절한다는 일반적인 믿음에서 벗어난 결과가 나왔다"고 설명했다.

니콜라스 카랄리스(Nikolas Karalis) 연구원은 "이번에 발견된 메커니즘은 호흡을 통한 뇌 영역의 기억 활동에 대한 새로운 이론의 기초를 제공했다"며 "수면 중 호흡은 기억 통합에 필수적인 피질-해마 회로를 조절하는 역할을 한다"고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 'Breathing coordinates cortico-hippocampal dynamics in mice during offline states'(호흡은 오프라인 상태에서 마우스의 피질-해마 역학을 조정한다)라는 제목으로 24일 게재됐다.

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