잠든 당신의 꿈…과학적으로 어디까지 밝혀질까 [정종오의 질문과답]

[아이뉴스24 정종오 기자] 질문: “인간은 잠을 잔다. 수면은 휴식의 개념이다. 최근 수면 중 꿈에 대해 과학적으로 접근하는 연구가 있다고 하는데 어떤 개념인가? 수면과 꿈이 과학적으로 어디까지 규명될 수 있을지 궁금하다. ‘수면과 꿈’을 신경과학적으로 규명하겠다는 것인가.”

답 : “잠은 단순히 휴식이 아니고 수면 중 꾸는 꿈이 우리의 기억과 창의성을 어떻게 만드는가를 연구하는 학자가 있다. 잠을 자는 동안 뇌가 깨어 있을 때의 경험과 학습 내용을 어떻게 정리해 오래가는 기억으로 만드는지를 연구해 왔다고 한다. 그의 연구가 최근 국제적으로 인정받아 아시아 젊은 과학자에 선정됐다. 연구비 10만 달러를 받는다. 잠자는 뇌는 무한한 가능성을 가지고 있다는 가설을 증명할 수 있을지 기대된다.”

한국과학기술원(KAIST, 총장 배충식) 생명과학과 김재경 교수가 아시아의 유망한 젊은 과학자 가운데 매년 12명만 선정하는 ‘2026 아시아 젊은 과학자 펠로십(Asian Young Scientist Fellowship, AYSF)’ 펠로우에 선정됐다.

AYSF는 싱가포르 비영리기관 퓨처 사이언스(The Future Science Ltd)​가 운영하는 민간 연구 펠로십이다. 아시아에서 독립적 연구를 시작한 젊은 과학자 가운데 뛰어난 연구성과와 새로운 연구 분야를 개척할 잠재력을 갖춘 연구자를 선발한다. 선정자에게는 1인당 2년 동안 총 10만 달러(약 1억4000만원)의 연구비를 지원한다.

김 교수는 ‘잠과 꿈이 우리의 기억과 창의성을 어떻게 만드는가’​를 연구하는 신경과학자다. 잠을 자는 동안 뇌가 깨어 있을 때의 경험과 학습 내용을 어떻게 정리해 오래가는 기억으로 만드는지를 연구해 왔다. 수면 중 나타나는 뇌 활동이 학습과 기억 형성뿐 아니라 뇌 손상 후 기능 회복에 어떤 역할을 하는지 밝혀왔다.

최근에는 연구를 ‘꿈과 창의성’​으로 확장했다. 꿈을 단순히 잠자는 동안 나타나는 현상이 아니라 뇌가 과거의 기억과 경험을 새롭게 조합해 새로운 생각을 만들어내는 데 이바지할 수 있는 과정으로 보고 그 생물학적 원리를 알아내는 연구다.

쥐와 같은 설치류부터 원숭이 등 인간과 뇌 구조가 비슷한 비인간 영장류, 인간까지 폭넓게 비교 연구​해 수면과 꿈이 기억을 새롭게 조합하고 창의적 생각으로 이어지는 공통 원리를 규명할 계획이다.

서로 다른 종에서 공통적으로 나타나는 뇌의 작동 방식을 비교함으로써 수면과 꿈이 기억과 창의성에 작용하는 기본 원리를 밝히는 게 목표다. 장기적으로는 꿈과 창의성에 영향을 미치는 유전적 요인까지 연구해 유전자와 뇌의 작동, 실제 행동이 어떻게 서로 연결되는지​를 종합적으로 찾아낼 계획이다.

김 교수는 꿈이 기존 기억과 경험을 새롭게 조합해 새로운 아이디어나 해결책을 만들어내는 ‘창의성’에 이바지할 수 있다는 가설을 검증하고 있다. 꿈과 창의성의 신경 메커니즘을 규명하는 연구는 꿈이 왜 존재하는지, 수면 중 뇌가 어떤 기능을 수행하는지를 밝히는 데 중요한 의미를 가진다.

김 교수의 연구인 ‘수면과 기억의 신경 메커니즘’은 깨어 있을 때 배우고 경험한 것을 잠자는 동안 뇌가 어떻게 정리해 기억으로 만드는지를 밝히는 연구다.

수면은 단순히 몸과 뇌가 쉬는 시간이 아니라 낮 동안 쌓인 경험과 학습을 정리해 기억으로 만든다. 이후의 행동에 영향을 미치는 중요한 과정​이다. 수면 중 뇌가 기억을 만들고 변화시키는 원리를 이해하는 것은 인간의 학습과 기억이 형성되는 과정을 이해하는 데 중요하다.

나아가 뇌 손상 후 기능 회복까지 연결해 살펴보고 있다. 수면 중 특정 뇌 활동이 기억과 운동학습뿐 아니라 손상된 뇌의 기능 회복에 어떤 역할을 하는지 이해하면 앞으로 뇌 기능 회복 연구에도 새로운 단서를 제공할 수 있을 것으로 보고 있다.

김 교수는 “잠자는 뇌의 무한한 가능성을 연구한다”는 연구실 로고를 통해 자신의 연구 분야를 설명한다. 수면을 단순한 휴식이 아니라 기억 형성, 뇌 기능 회복, 창의적 사고 등 다양한 기능이 일어나는 능동적 뇌 상태로 바라보고, 그 잠재력을 신경과학적으로 밝히는 것이 연구의 궁극적 목표다.

김 교수는 “우리는 매일 잠을 자고 꿈을 꾸는데 꿈이 왜 필요한지, 잠자는 뇌가 어떻게 새로운 생각을 만들어내는지는 아직 풀리지 않은 질문이 많다”며 “AYSF 선정을 계기로 수면과 꿈이 기억과 경험을 새롭게 연결하고 창의적 생각으로 이어지는 원리를 밝히는 도전적 연구를 이어가겠다”고 말했다.

AYSF는 2023년 시작됐으며 생명과학, 물리과학, 수학과 컴퓨터과학 등 기초과학 분야에서 매년 12명의 초기 경력 연구자를 선정한다. 올해는 아시아 지역에서 활동하는 연구자 12명이 2026년도 펠로우로 선정됐다.

김 교수는 생명과학 분야에 이름을 올렸고 국내 대학 소속 연구자로는 성균관대 신미경 교수와 함께 뽑혔다. 국내 연구자 가운데는 앞서 2023년 최경수 고등과학원 교수, 2024년 강지형 서울대 교수, 2025년 박성준 서울대 교수와 정인지 고등과학원 교수가 AYSF 펠로우에 선정된 바 있다.

김 교수는 한양대에서 학사학위를, KAIST에서 박사학위를 취득한 뒤 미국 캘리포니아대 샌프란시스코(University of California, San Francisco, UCSF)와 샌프란시스코 재향군인 의료센터(San Francisco Veterans Affairs Medical Center)에서 박사후연구원으로 연구했다. 2023년 KAIST 생명과학과에 부임했으며 현재 뉴럴 프로세싱 연구실(Neural Processing Lab)을 이끌고 있다.