수면 관련하여 지지부진했던 공부 속도를 클로드와 함께 속도를 올리고 있습니다. 30분 정도면 클로드에게 질문할 수 있는 제한이 걸려서 맥스를 결제했습니다.

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(1) 몇시간을 자야 충분히 잤다고 할 수 있을까?

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제 가설은 8시간 수면 시 각성 및 인지기능 확보시간이 16시간이 한계라는 겁니다. 그래서 관련 논문을 검색하고 통합하는 작업을 하고 있습니다. 제가 맨처음 이에 대해 관심을 가지게 된 것은 [숙면의 모든 것]이라는 책을 보고 관심을 가지게 되었습니다.

Dement는 “대부분의 사람들이 (본인이 모르는) 만성 수면 부채를 안고 있으며, 이를 해소하려면 ‘최대한 많이 자는’ sleep extension이 필요하다”는 메시지를 스포츠 의학 관점에서 강조 합니다.

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그러면 이 분이 이 실험을 직접 했는지 찾아보니 직접한 것은 아니었습니다. 아래 실험 논문을 인용한 것이죠.

Extended sleep in humans in 14 hour nights (LD 10:14): relationship between REM density and spontaneous awakening. Clinical Neurophysiology. 1994

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위 논문이 먼저 발표되었고 동일한 실험 데이터를 재분석한 보완 논문이 4년뒤 발표되었습니다.

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Homeostatic regulation of REM sleep in humans during extended sleep. Sleep, 1998

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참가자 8명, 2030대, 남성 중심으로 실험을 하였습니다. 저녁 6시부터 다음날 오전 8시까지 14시간을 완전 암실에서 침대에 누워있도록 지시합니다. 아침 8시부터 저녁 6시까지 자유롭게 실내활동을 하구요. 첫날/초기에는 약 13시간을 잤습니다. 13주는 서서히 수면이 줄기 시작해서 1112시간 ⇒ 910시간으로 줄어들고 3주 이후 부터는 평균 8시간 12분 정도로 수면이 포화상태에 도달한 겁니다. 7시간 30분을 평소 자던 성인이 수면을 14 시간씩 재우니까 서서히 줄어서 8시간 12분으로 수렴한다는 것이죠.

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원없이 자면 14시간 정도를 잘 수 있나 봅니다. 그리고 수면부채가 모두 사라지면 8시간 가량을 자게 되구요.

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(2) 몇시간 깨어있으면 인지기능이 저하될까?

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그렇다면 반대도 있겠죠. 얼마나 오래 깨어있으면 미세하게 몸이 무너지기 시작하는 시간은 얼마나 걸리는가 말이죠. 결론은 15.84 시간이 지나면 PVT lapse 주의력 순간 상실이 선형적으로 증가한다고 합니다.

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The cumulative cost of additional wakefulness: dose-response effects on neurobehavioral functions and sleep physiology from chronic sleep restriction and total sleep deprivation. Sleep.2003

“A statistical model revealed that, regardless of the mode of sleep deprivation, lapses in behavioral alertness were near-linearly related to the cumulative duration of wakefulness in excess of 15.84 h (s.e. 0.73 h).”

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따라서 일일 생리적 수면 필요량 = 24h − 15.84h = 8.16 ± 0.73 시간 (약 8시간 10분).

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매일 15.84시간을 초과하는 각성(excess wakefulness)이 누적될수록 PVT lapses(주의력 순간 상실)가 선형적으로 증가.

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ξ (xi) = 15.84 ± 0.73 시간: “안정적 각성(stable wakefulness)” 유지 가능한 임계값.

“A statistical model revealed that, regardless of the mode of sleep deprivation, lapses in behavioral alertness were near-linearly related to the cumulative duration of wakefulness in excess of 15.84 h (s.e. 0.73 h).”

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(3) 왜 16시간 깨어있으면 뇌 기능이 저하되는 기전이 무엇일까?

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관련 논문을 논리적/시간순으로 정렬하면 아래와 같습니다. 뇌 일부가 국소 수면에 빠져들면서 성인 ADHD도 이 것으로 설명할 수 있다고 합니다. 당연한 결과겠죠. 16시간 이상 각성이란 것이 수면 8시간 미만 수면이니까요. 심지어 만성 수면 부채 상태이니 6시간 미만으로 자는 것을 2주만 해도 소주 1병 마시는 것만큼 인지기능이 떨어진다고 하니까요.

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Vyazovskiy(2011, 쥐 neuron OFF) → Bernardi(2015, 인간 theta + error) → Nir(2017, 인간 single-neuron lapse + LFP) → Andrillon(2021~2025, scalp EEG 예측 + 임상 적용) → local sleep가 attention failure의 공통 생리학적 기원으로 자리 잡음. 16시간 이상 각성 시 frontal/parietal/MTL에 local sleep islands가 stochastic하게 침투 → executive/perceptual lapse.