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고양이의 수면(sleep) 및 수면 중 EEG(뇌파) 패턴

아랑드롱드롱 2025. 4. 7. 16:13
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고양이의 수면은 포식동물의 생리적 특성, 생존 전략, 신경생리학적 메커니즘이 잘 반영된 흥미로운 주제입니다. 고양이는 짧고 빈번한 수면을 반복하는 다분절 수면(polyphasic sleep) 패턴을 보이며, 수면의 질과 양 모두에서 인간과 차별화된 특징을 보입니다. 아래에 고양이 수면의 주요 사항들을 신경생리학적, 행동학적, 생리학적 측면에서 상세히 설명드립니다.

1. 고양이의 하루 수면량

  • 평균 수면 시간: 성묘 기준으로 하루 12~16시간, 일부는 20시간 이상 자기도 함.
  • 신생아(0~2주): 20~22시간 수면. 거의 계속 자며 성장 호르몬 분비가 활발함.
  • 노령묘: 수면 시간이 다시 증가하며, 자주 졸고 깨어나는 패턴을 보임.

고양이는 “야행성”이 아닌 “황혼성(crepuscular)” 동물
→ 새벽과 해질 무렵에 가장 활동적이며, 나머지 시간은 휴식과 수면에 사용

2. 수면 단계 및 뇌파 (EEG)

① 비REM 수면 (Non-REM, SWS: Slow-Wave Sleep)

  • 전체 수면의 약 70~75% 차지
  • 저주파, 고진폭의 델타파(0.5~4 Hz) 우세
  • 신체 이완, 심박수·호흡수 감소
  • 근육 긴장도는 유지됨
  • 신체 회복과 에너지 저장, 성장 호르몬 분비

② REM 수면 (Rapid Eye Movement Sleep)

  • 전체 수면의 약 20~30%
  • 저진폭, 고주파 알파파와 베타파(8~30 Hz) 혼합
  • 안구 움직임 관찰됨 (REM)
  • 근육은 마비되지만, 얼굴 근육이나 수염이 움직이기도 함
  • 꿈을 꾸는 단계로 추정. 발이나 꼬리의 경련, 미묘한 소리 내기도 함

사람보다 REM 수면의 비율이 높고, 주기가 더 짧음 → 자주 꿈을 꾸는 동물로 간주

3. 수면 주기 및 특징

  • 수면-각성 주기: 약 30분~2시간 간격으로 수면과 각성을 반복
  • 한 번의 수면 에피소드에서 REM → 비REM을 짧게 순환
  • 낮잠(napping)이 주를 이루며, 깊은 수면은 드물게 발생
  • 감각이 완전히 차단되지는 않음 → 주변 소리에 민감

4. 생리학적 역할

기능                                 설명

 

성장 특히 비REM 수면 중 성장호르몬(GH) 분비 활성화
면역 수면 중 사이토카인, 백혈구 수 증가로 면역 강화
신경계 발달 REM 수면 중 뇌신경 시냅스 재조정, 학습 내용 통합
에너지 절약 활동하지 않는 시간 동안 열 생산 및 소비 억제

5. 수면에 영향을 주는 요인

연령

  • 어린 고양이는 성장에 따른 에너지 요구로 수면량 많음
  • 노묘는 관절통, 내장기 질환, 인지장애로 수면 패턴 이상 가능

스트레스 및 환경

  • 낯선 환경, 큰 소음, 낮은 온도, 배변장소 문제 등은 수면 질 저하 유발

질병

  • 갑상선 기능 항진증, 고혈압, 통증, 신부전, 당뇨병 등이 수면 장애의 원인이 될 수 있음
  • 수면 시간 변화가 질병의 초기 징후일 수 있음

6. 건강한 수면 유도를 위한 환경 조건

  • 조용하고 따뜻한 장소 제공 (햇빛이 드는 창가 선호)
  • 수면 루틴 방해 금지 (자는 고양이 깨우지 않기)
  • 충분한 낮 활동 유도 (놀이, 사냥 놀이 등)
  • 규칙적인 식사 시간 유지 → 생체리듬 안정화

7. 고양이 수면 관련 장애

질환                                                     설명

 

REM 수면 행동 장애 꿈속 행동을 실제로 실행함. 공격적이거나 반복적인 움직임
과다수면/기면증 갑자기 졸도하거나 극단적인 수면 증가
불면증 통증, 스트레스, 인지기능 저하 등으로 수면 지속 어려움
야간 각성 및 소리 지르기 치매성 인지기능장애(CDS)의 주요 증상

보너스: 고양이 수면 중 행동 신호

  • 귀 twitching: REM 수면 시 나타남, 꿈 꾸는 중
  • 입술 핥기, 꼬리 경련: 꿈의 반영일 가능성
  • 반쯤 뜬 눈, 귀 움직임: 얕은 수면 상태
  • 눕는 자세: 옆으로 늘어져 있으면 깊은 수면, 앉아서 졸면 얕은 수면

 

고양이의 수면 중 EEG(뇌파) 패턴

 

고양이의 수면 중 EEG(뇌파) 패턴은 포유류 수면 생리학의 대표적 모델로 많이 연구되어 왔습니다. 고양이는 수면 단계의 분화가 명확하고, 각 단계에서 나타나는 EEG, EMG, EOG의 변화가 뚜렷하기 때문에 수면 생리, 기억 통합, REM 관련 질환 모델로 자주 활용됩니다. 아래는 고양이 수면 중 EEG 패턴을 단계별로 신경생리학적으로 상세히 정리한 설명입니다.

1. 수면 구조의 개요

고양이 수면은 크게 다음 세 가지 단계로 나뉩니다:

  1. 각성(Awake)
  2. 비REM 수면(NREM, Slow-Wave Sleep)
  3. REM 수면(Rapid Eye Movement Sleep)

이 단계들은 약 30~40분의 수면 주기 동안 반복되며, 한 번의 수면 사이클 안에서도 EEG, EMG, EOG의 변화가 확연히 나타납니다.

2. EEG 파형의 단계별 특징

수면 단계        EEG 파형              EMG (근전도)   EOG (안구운동)   생리적 특징

 

각성 알파파(8–13Hz), 베타파(13–30Hz) 고긴장 활발 반응 민감, 눈 깜빡임, 귀 회전
비REM 수면 델타파(0.5–4 Hz), 고진폭 중간 거의 없음 뇌 활동 저하, 성장호르몬 분비
REM 수면 저진폭, 혼합파(8–30 Hz) → 베타 우세 거의 소실 빠른 안구 움직임(+) 꿈, 근육 마비, 학습 관련

3. 각 단계별 EEG 분석

① 각성 상태 (Awake)

  • EEG 파형
    • 알파파: 조용히 깨어 있을 때, 특히 편안하게 앉아 있을 때
    • 베타파: 움직이거나 주의를 기울이는 상황
  • 특징
    • 저진폭, 고주파
    • 근육 긴장도↑, 심박수↑
    • EEG의 비대칭성 가능 (주의 집중 시)

② 비REM 수면 (Slow-Wave Sleep, SWS)

  • EEG 파형
    • 고진폭 델타파 (0.5–4 Hz)가 주를 이룸
    • Sleep spindles (12–14 Hz) 또는 K-complex 유사 파형도 관찰 가능
    • 전두엽, 두정엽에서 델타파 우세
  • EMG
    • 근긴장도 감소, 이완 상태
  • 기능
    • 성장 호르몬 분비
    • 면역 기능 회복
    • 뇌 세포의 대사 폐기물 제거 (glymphatic flow ↑)
  • 행동학적 특징
    • 둥글게 말리거나 옆으로 누워 있음
    • 주변 소리에 덜 반응함

③ REM 수면 (Paradoxical Sleep)

  • EEG 파형
    • 전반적으로 저진폭, 고주파 → 활동 중인 뇌파와 유사
    • 베타파와 감마파(>30 Hz) 혼합
    • EEG상 비동기적 활동
  • EMG
    • 거의 flat (골격근 마비)
    • 단, 안면 근육, 귀, 수염(twitching)은 활동 가능
  • EOG
    • 빠른 안구 운동이 뚜렷 (EOG 파형에서 sharp deflection 관찰)
  • 기능
    • 기억 및 학습 내용의 정리·통합
    • 감정적 정보 처리
    • 꿈의 생성
  • 행동학적 특징
    • 가끔 꼬리, 발, 수염이 경련하거나 소리를 냄
    • 숨결은 불규칙해지고, 빠른 호흡

4. 수면 주기와 EEG 변동

  • 고양이의 한 수면 사이클은 약 30~40분
  • 비REM 수면으로 시작 → 20분 후 REM 수면 진입
  • REM 수면은 약 5~10분 지속 후, 다시 각성 또는 다음 비REM으로 이행
  • 하루 평균 10~20번의 수면 주기 반복

5. EEG 실험 모델로서 고양이

  • 고양이는 인간의 수면 구조와 유사성이 높아, EEG 기반 수면 연구 모델로 자주 사용
  • 전두엽, 해마, 시상, 연수 등 다채널 EEG를 통한 수면 구조 및 기억 통합 과정 연구 진행
  • REM 수면 중 시상피질 동기화, 해마 theta 활동(4–7 Hz) 증가 확인

6. 이상 뇌파 패턴과 질환 가능성

EEG 이상소견                                                    관련 질환 가능성

 

수면 중 sharp wave, spike 간질성 뇌전증
REM 수면 중 근전도 활성 지속 REM 수면 행동장애 (RBD)
델타파 부족, REM 비율 감소 노령성 인지기능장애 (CDS)
수면 구조 소실, 무호흡 기면증, 호흡기 이상 등

7. EEG 모니터링 기본 설정

  • 채널 구성: 전두엽(Fz), 두정엽(Pz), 해마(HC), 피질(Cx)
  • 참조 전극: mastoid 또는 근육 위
  • 필터 설정:
    • High-pass: 0.3 Hz
    • Low-pass: 70 Hz
    • Notch: 50/60 Hz
  • 샘플링 레이트: ≥ 250 Hz 권장
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