오랫동안 과학자들은 수면 중 꿈을 꾸는 단계인 렘 수면 (Rapid eye movement - REM - sleep)이 기억의 통합 (consolidation) 에 직접적으로 관여를 할까 라는 질문을 가져왔다. 최근 Science 2016, 352 (6287) 812-816 에 발표된 연구 결과에 의하면 렘 수면이 일반적 공간 기억의 통합에 중요한 역할을 한다고 한다.

연구진은 렘 수면 상태 동안의 신경 활성을 확인하기 위해 광유전학 (optogenetics) 을 이용하여 렘 수면 동안 쥐의 해마 (hippocampus) 에 있는 세타 진동을 저해하여 사물에 대한 인지 기억 (object recognition memory) 과 맥락적 공포 기억 (contextual fear memory) 에 장애를 주었다. 해마는 깨어 있는 동안 기억의 통합에 주요한 역할을 하는 뇌의 기관이다.

연구진은 쥐에게 특정 물체가 있는 방을 학습하게 한 뒤, 이후 새로운 물체에 접촉하도록 하여 새로운 정보를 기억하도록 하였다. 이 쥐들이 렘 수면에 들어갔을 때 빛 파동을 이용하여 기억과 관련된 신경 세포의 기능을 정지시켜 이 것이 새로운 기억의 통합에 영향을 주는지 시험하였다. 그 결과, 다음 날 실험군의 쥐는 대조군과 비교하여 전 날 습득한 공간 기억을 떠올리는데 성공적이지 못하여 그들이 기억이 지워졌거나 손상되었음이 예상되었다. 또한 렘 수면 이외의 시간에 같은 방법으로 신경 세포의 기능을 정지시켰을 때는 기억에 아무런 영향을 미치지 않음을 관찰하여, 일반적인 기억의 통합을 위해 렘 수면 상태의 신경 세포의 활동이 중요함을 확인하였다.

렘 수면은 인간을 포함한 모든 포유류의 수면 활동에 중요한 요소로 인식되고 있는데, 특히 치매 환자의 경우 렘 수면이 종종 장애를 받기도 한다. 연구진은 이번 연구를 통해 렘 수면의 방해가 치매 환자에게서 관찰되는 기억의 손상에 직접적인 영향을 줄 수 있음을 설명할 수 있으리라 기대하였다.