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학술

수면 전 자율신경계의 작용으로 실제 수면효율 예측

‘Chronobiology International’의 온라인판 최근호에 게재

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밤새는 기존 수면다원검사와 결과 차이 2%에 불과
수면의 질, 깨어있는 상태서 5분만에 예측 



수면의 질을 깨어있는 상태에서 예측하는 방법이 새롭게 개발됐다.

이 방법은 밤새 잠든 상태에서 이뤄지는 기존의 방법과 달리, 수면 전 단 5분간의 검사만으로 수면의 질을 예측할 수 있어, 향후 수면 모니터링 ․ 치료 등에 활발히 이용될 것으로 기대된다.



서울대병원 의공학과 박광석, 정신건강의학과 정도언, 이유진 교수팀은 이 내용을 국제 학술지인 ‘Chronobiology International’의 온라인판 최근호에 게재했다.

연구팀은 수면 전 자율신경계의 활동이 수면효율과 밀접하게 관련이 있다고 가정했다. 자율신경계는 교감신경과 부교감신경으로 구분한다. 교감신경은 몸의 ‘활동’과 부교감신경은 ‘휴식’과 관련이 있다. 수면 중에는 부교감신경이 활성화 되어 심장박동이 느려지고, 혈관이 이완되는 등의 변화가 나타난다.

하지만 수면 전 교감신경이 활성화된다면? 이 경우 깊은 잠을 이루지 못할 가능성이 높다. 즉, 연구팀은 수면 전 자율신경계의 작용을 확인하면 실제 수면 중 수면효율을 예측할 수 있다고 봤다. 
 


가설의 검증을 위해, 연구팀은 A4용지 얇기의 필름타입 압전센서(생체신호 등을 계측하기 쉬운 전기신호로 변환)를 침대 매트리스에 설치한 후 60명의 대상자를 안정된 상태로 5분간 누워있게 했다. 그리고 압전센서로 심폐신호(심장박동, 호흡 등)를 측정한 후 이를 바탕으로 수면효율을 예측했다. 심폐신호는 자율신경계의 변화를 잘 보여주는 지표다. 

5분간의 검사 후 수면다원검사를 통해 실제 수면 중 수면효율도 평가했다.

그 결과, 예측된 수면효율은 수면다원검사를 통해 확인된 수면효율과 단 2%의 오차만을 가졌다. [보충설명] 

수면다원검사는 수면의 효율을 측정하는 가장 보편적인 검사다. 수면 중 뇌파, 혈중 산소량, 호흡, 심박 수 등을 한 번에 측정해, 다양한 수면 문제에 포괄적으로 대응할 수 있지만, 많은 장비를 부착하고 검사시설이 갖춰진 곳에서 하루를 자야하는 불편함이 있다. 

반면, 연구팀이 개발한 방법은 특별한 장비의 부착 없이, 단기간에 수면의 효율을 평가할 수 있다. 특히, 깨어있는 상황에서 실제 수면의 질을 예측했다는 점에서 의미가 크다. 이는 이번 연구에서 처음 시도된 것이다.



박광석 교수는 “개발된 방법은 가정환경에서 수면효율을 장기간 모니터링 할 수 있다. 수면효율의 변화는 여러 신체적, 정신적 건강 상태를 반영한다고 알려져 있다. 따라서 수면의 질 평가뿐 아니라 건강상태 평가 및 관리에도 이 연구가 유용하게 활용될 것”이라고 말했다.


보충설명

1. 결과설명


예측 오차 절댓값의 평균 = 2%

아래 그림은 총 60명의 피험자에 대해 수면다원검사를 통해 측정된 수면효율을 x축,  연구를 통해 예측된 수면효율을 y축으로 하여 그린 산점도(scatter plot)입니다. 산점도는 점의 분포를 통해 두 변수의 상관성을 한눈에 파악할 수 있습니다. 

그림을 보면, 점이 직선 Y=X에 몰려있습니다. 이 말은 X와 Y의 값의 차이가 작다는, 예를 들면 X가 1일 때, Y도 1에 가깝다는 말입니다. 즉 두 변수의 오차가 작습니다. 

점이 Y=X 직선에서 떨어져있는 거리가 예측 오차인데, 이 오차의 절댓값 평균이 2%입니다. 끝.


2. 수면효율이란

수면효율은 수면의 질을 평가하는 가장 보편적인 지표다. 잠자리에 누워있는 시간과 실제 수면을 취한 시간 간의 비율로 계산한다. 

*수면효율 계산 : 저녁 11시에 잠자리에 들어 잠드는 데에 15분이 걸렸고, 아침 7시에 기상하기 전까지 2번 깨어나 각각 15분 동안 다시 잠을 이루지 못한 채로 뒤척이며 시간을 보냈다면, 잠자리에 누워있던 시간은 8시간이지만 실제 수면을 취한 시간은 7시간 15분입니다. 이 때 수면효율은 약 90.6%(=7.25/8*100)로 계산됩니다.

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