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수면 및 면역 호르몬의 교란상태 진단 및 치료를 위한 사용자 맞춤형 디지털 헬스케어 기술

지능형 반도체 및 디스플레이

[전자공학부 김대환 교수를 만나다]

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美 국립정신건강연구소 "실외 조명, 청소년 수면·정신건강에 악영향"
"빛 공해 지역 거주 청소년 수면장애·기분장애 위험 높아"
"야간 밝은 빛 노출이 수면호르몬 분비 억제·생체 리듬 교란"

미 과학자 3명, 밤에 졸리고 아침에 깨는 원리 밝혀

5일부터 연령대별 요일 지정해 선착순 모집 실시, 신청 연령 만 69세로 상향
건강취약계층 서비스 강화위해 출산모, 대사증후군, 1인 가구 특별모집 실시

사내독립기업 개발…자체 개발 뇌파동조 사운드로 수면 질 향상
고객 뇌파 실시간 모니터링…'LG Labs 존'도 운영

국제광융합엑스포 현장서 열린 웨비나서 김창욱 국민대 교수 밝혀
삼성전자 LM302N LED패키지, 480나노파장 조절 멜라토닌 분비 조절

오송첨단의료산업진흥재단(이사장 박구선)과 공동연구를 수행 중인 국민대학교 일주기 ICT 연구센터(센터장 김대환)가 개발한 ‘일주기스마트안경’이 제55회 대한민국디자인전람회에서 ‘Winner’에 선정됐다.

국민대학교 일주기ICT연구센터가 일주기 리듬 파괴로 인한 부작용과 질병들을 치료할 수 있는 스마트 안경을 개발했다.

국민대학교(총장 유지수)가 지난 24일 호텔 르메르디앙 서울에서 개최된 '2017년 IP-R&D 우수기관 및 제4회 특허분석 방법론 경진대회'에서 우수기관으로 선정돼 한국특허전략개발원장상을 받았다

국민대학교 ‘하이브리드 디바이스를 이용한 일주기ICT 연구센터’(이하 일주기ICT연구센터)는 일주기리듬 파괴에 기인한 부작용과 수면장애 및 각종 질병들을 치료할 수 있는 원천기술 개발에 성공해 본격적인 기술사업화에 나선다.

제디크 박사는 인간의 졸음을 조절하는 시스템을 두 가지 측면으로 설명했다. 하나는 모래시계와 유사한 항상성 수면 드라이브 기전이다. 밤에 잠을 충분히 자면 모래시계가 가득 차고, 활동을 하는 낮 동안 모래는 그 즉시 비워지기 시작하면서 졸음은 증가하고 각성은 감소한다. 다른 하나는 24시간 기상-수면 주기를 유지하기 위해 수많은 생화학적 과정을 조절하는 일주기 리듬 기전이다. 이 내부 생체시계는 낮에는 자연스럽게 각성을 유지하고 밤에는 수면을 촉진한다. 이 시스템은 정상적으로 수면을 취했을 때 동기화돼 밤에 잠을 시작하고 유지하도록 한다.

24시간을 기준으로 반복되는 ‘일주기리듬’에 맞춰 생활해야 각종 질환을 예방할 수 있다. 자야할 때 자고 먹어야 할 때 먹는 게 중요하다는 뜻. 일주기리듬이 많이 깨질수록 암을 비롯한 각종 병의 위험이 높아질 뿐 아니라 사망 시기도 빨라진다.

수면 위상지연 증후군은 주로 일주기 리듬이 깨지면서 발생한다. 일주기 리듬은 수면 조절에 도움 되는 멜라토닌과 호르몬 생성으로부터 영향을 받는데, 일주기 리듬이 깨지면 수면-각성 주기를 방해받기 시작한다.

환자나 의료진들은 이 같은 일주기 리듬 장애를 불면증으로 오판하고 수면제 등 잘못된 치료법을 선택하기도 한다. 이에 대해 임 교수는 “이런 사람들에게 수면제를 처방하는 것은 억지로 잠을 유도하는 것”이라며 “밀려져 있는 일주기를 앞으로 당겨주는 치료가 필요하다”고 강조했다.

최근엔 광치료 의료기기에 더 나아가서 인공지능(AI) 기반 조명 서비스도 개발되고 있습니다. 조만간 사용자 수면 정보에 따라서 조명이 침대 주변에 두고 자는 스마트 스피커, 스마트폰과 연동되어 수면 활동에 자체적으로 개입할 수 있는 환경이 조성될 것으로 보입니다. AI 기능이 탑재된 이 같은 스마트 조명이 광치료에서 사용되는 백색광과 청색광을 구현할 수도 있다면 실질적인 도움을 얻을 수 있을 겁니다.

최근 교대 근무자의 수면장애와 우울증상 간의 연관성에 관여하는 뇌과학적 기전이 밝혀졌다. 정서 정보처리 능력과 관련된 배외측 전전두엽 피질(Dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)이 일주기 리듬 교란으로 인해 발생된 수면장애와 우울증상과 연관성을 조절하여 교대 근무자의 우울증에 영향을 끼친다는 연구 결과가 나왔다.

생체시계라고도 불리는 신체의 ‘일주기 리듬’은 수면과 각성의 일정한 주기를 지배하는 세포 과정이다. 세계보건기구(WHO)는 손상된 일주기 리듬이 유력한 발암물질이라고 선언했다.

일주기 리듬에 방해를 받은 동물의 검체에서 체온 상승과 연관된 유전자 발현이 증가했고, 이러한 유전자들이 폐암을 포함한 몇몇 유형의 종양 형성과 연관이 있다는 것이다.

밤에 잠들기 어려운 사람의 경우, 규칙적으로 아침 운동을 하면 일주기 리듬이 다시 제자리를 찾는 데 도움이 될 수 있다. 일주기 리듬이란 하루 24시간의 수면-기상 사이클의 조절하는 신체 내부의 생물학적 과정이다.

생체시계란 무엇인가. 하루, 즉 24시간 주기로 살게 만드는 우리 몸속 시계를 말한다. 이는 두개골 깊숙이 묻혀 있는 콩알만한 크기의 기관 ‘송과선’에서 분비되는 호르몬 ‘멜라토닌’에 의해 지배, 조절된다.

유전자나 신체적 특성과 더불어 일주기 리듬이라는 요소는 맞춤형 의학에서 매우 중요한 개인 특성 중 하나다. 일주기 리듬과 수면의학을 정밀의학에 융합해 진정한 맞춤형 의학이 이뤄지길 기대해 본다.

일주기 리듬은 인체의 생화학적, 생리학적 기능과 호르몬 분비, 근육 대사 등 활동이 지구의 자전주기에 맞추어 24시간 주기로 높아졌다 낮아지는 현상이다.