뇌파 동조가 깊은 수면을 높이는 원리

지난 아티클에서 우리는 ‘모노럴비트’가 어떤 뇌파 동조 원리를 가지고 있는 지 살펴봤습니다. 이번 아티클에서는 뇌파 동조가 어떻게 ‘깊은 수면’을 ‘더 길게’ 만드는 지 자세하게 설명드리겠습니다.
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수면 주기

하나의 수면 주기(약 90분)는 다음 5단계로 이루어져있습니다.₁₎‍

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수면 1단계

<옅은 수면> 단계입니다.눈을 감고는 있지만 안구 자체는 아직 천천히 움직이고 있는 이 단계에서 우리의 뇌는 쎄타파(4-7Hz)를 방출합니다. 해당 단계는 전체 수면의 2-5%를 차지합니다.
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수면 2단계

여전히 <옅은 수면> 단계입니다. 하지만 1단계와 방출되는 뇌파의 양상이 많이 다른데, 이는 뇌과학적으로 아주 중요합니다 앞서 설명드린 쎄타파와 함께 빠른 파장의 spindle(12-14Hz), 진폭의 큰 k-complex 등 다양한 파장이 관찰됩니다. 추가로, 눈의 움직임도 1단계와 비교했을 때 굉장히 적게 관찰됩니다. 해당 단계는 전체 수면의 45-50%를 차지합니다.
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수면 3단계

여기부터 <깊은 수면> 단계입니다. 깊은 수면 단계는 SWS(Slow-Wave Sleep)이라고 불리기도 하는데, 이 때 방출되는 델타(0.5-2Hz)파의 진동수가 다른 뇌파보다 상대적으로 낮기 때문입니다. 이 단계부터는 안구 운동이 관찰되지 않으며, 근육이 이완 상태로 휴식을 취하기 시작합니다. 해당 단계는 전체 수면의 3-8%를 차지합니다.
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수면 4단계

마찬가지로 <깊은 수면> 단계입니다. 다만 이 단계에서는 방출되는 전체 뇌파의 50% 이상이 델타파로 관찰됩니다. 해당 단계에서 우리의 몸은 원기를 회복하고, 혈압과 맥박을 낮추면서 기억을 정리하고, 대사를 촉진합니다.
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수면 5단계

<렘 수면> 단계입니다. 이 때 뇌파는 베타파(13-35Hz)와 쎄타파(4-67Hz)를 방출합니다. 하나의 수면 주기의 마지막 단계로써 눈이 빠르게 움직이기 시작하고, 호흡과 맥박이 불규칙해지며 자율신경계 활동이 증가합니다.

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깊은 수면

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우리는 이렇게 이루어진 하나의 수면 주기를 여러 번 반복하면서 잠을 잡니다. 각각의 수면 단계 모두 중요하지만, 이번 아티클에서는 육체적/정신적 피로 회복과 관련이 큰 ‘깊은 수면’와 ‘뇌파 동조’의 관계를 설명드리고 있습니다.

다음 연구₂₎는 바이노럴 비트가 유도하는 ‘뇌파 동조’가 하나의 수면 주기 내에서 ‘깊은 수면’의 단계를 상승시켰다고 주장합니다.

해당 실험은 3Hz의 바이노럴 비트(Binaural beat)를 이용해 뇌파를 동조시켜 ‘수면 2단계’의 비율을 줄이고, ‘수면 3단계’의 비율을 유의미하게 늘리는 데 성공했습니다. ₃₎수면 3단계, 즉 깊은 수면의 비중이 증가했다는 것은 방출되는 델타파의 양이 늘어났다는 말이기도 합니다. 원리는 생각보다 단순합니다. 델타파의 진동수(frequency)가 3Hz를 포함하는데, 3Hz의 바이노럴 비트를 들려줌으로써 뇌파를 동조시켜 같은 진동수의 델타파를 유도한 것입니다.

앞에서 소개드렸듯 우리 몸은 깊은 수면 단계에서 육체적, 정신적으로 회복합니다. 특히 이 단계는 기억력 형성 및 기억력 강화에 중요한 역할을 함으로, 깊은 수면을 늘림으로써 수면의 질과 기억력을 동시에 높일 수 있습니다. 다음 연구가 이를 반증합니다. 3-4단계의 깊은 수면 비중이 증가 할수록 인지 기억 능력이 상승되었다고 보고합니다. 여러분들이 낮잠을 잘 때, 깊은 수면을 경험할수록 머리가 더 맑게 갠 느낌을 경험한 것과 비슷하다고 생각하시면 되겠습니다.

바이노럴 비트로 유도된 깊은 수면은 이상한 게 아닌가? 라는 의문을 가질 분도 있으리라 생각합니다. 하지만 바이노럴 비트를 들은 후의 감정에 대한 통합 분석에 따르면, 해당 자극을 받은 사람들은 수면 후 전혀 피로감을 느끼지 않고 있습니다. 오히려 수면 후 활기를 찾고 정신이 맑아졌다고 진술합니다.

종합적으로 3Hz 바이노럴 비트는 깊은 수면 잠복기를 줄이고, 깊은 수면 유지기간을 늘리고, 옅은 수면 유지기간을 줄이는 효과를 줍니다. 깊은 수면이 늘어나면 기억력이 향상되고 델타파 양이 늘어나 몸의 회복에도 도움을 주죠. 물론 바이노럴 비트가 우리 몸에 어떤 영향을 끼칠지에 대해서는 꾸준히 연구가 필요하나, 확실한 것은 뇌파 동조를 통해 우리의 뇌를 자극시켜 수면 상태에 긍정적 영향을 끼칠 수 있다는 것입니다.

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