英·호주 연구팀 "졸음운전 등 피로로 인한 사고 예방에 활용 기대"

전 세계 교통사고의 약 20%는 수면 부족 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다.

음주 측정처럼 혈액 검사로 수면 부족을 측정, 수면 시간이 지나치게 부족할 경우 안전이 중요한 작업의 수행을 금지하는데 활용할 수 있는 수면 부족 측정 혈액 지표가 발견됐다.

[사이테크+] 음주처럼 수면 부족도 측정한다…"수면 부족 혈액 지표 발견"
영국 버밍엄대와 호주 모내시대 연구팀은 11일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 24시간 동안 잠을 자지 않아 안전이 중요한 상황에서 심각한 부상이나 사망 위험을 높일 가능성이 있는 사람을 99% 이상 정확도로 감지할 수 있는 혈액 검사법을 개발했다고 밝혔다.

수면 부족은 졸음운전으로 인한 교통사고뿐 아니라 높은 수준의 안전관리가 필요한 다양한 작업 환경에서 사고 위험을 증가시킬 수 있는 대표적인 원인으로 꼽힌다.

체르노빌 원자로 폭발 사고와 챌린저 우주왕복선 사고 등 대형 참사도 부분적으로는 피로와 관련된 인적 오류로 인해 발생한 것으로 추정된다고 연구팀은 지적했다.

연구팀은 이 연구에서 수면 부족으로 인한 위험 관리에 이용할 수 있는 수면 부족 측정법 개발을 위해 젊고 건강한 참가자들을 대상으로 최장 40시간 동안 잠을 자지 않게 하는 실험을 하면서 2시간 간격으로 혈장 샘플을 채취, 깨어있는 시간에 따라 변하는 생체지표들을 조사했다.

이어 이 실험 데이터에 지식 기반 머신러닝(machine learning) 기법을 적용, 수면 시간과 일관된 연관성을 나타내는 바닐린 4-설페이트(Vanillin 4-sulfate), 인돌 3-프로피오네이트(Indole 3-propionate) 등 5가지 대사 물질 변수를 선별하고 이를 이용해 수면 부족 예측 모델을 구축했다.

그 결과 이 예측 모델은 참가자들의 혈액 샘플을 비교해 24시간 이상 깨어 있었던 사람과 충분한 휴식을 취한 사람을 99.2%의 정확도로 구분해내는 것으로 밝혀졌다.

비교 대상인 충분한 휴식을 취한 사람들의 혈액 샘플 없이 수면이 부족한 사람들의 혈액 샘플만 사용한 경우에는 정확도가 89. 1%로 낮아졌지만, 여전히 높은 수준을 보였다.

논문 제1 저자인 모내시대 케이티 제페 박사는 이 수면 부족 생체지표는 24시간 이상 깨어있는 상태를 기준으로 했지만, 수면시간이 6시간 미만인 경우도 감지할 수 있다며 다음 단계는 졸음운전 사고처럼 덜 통제된 환경에서 생체지표의 유효성을 테스트하는 것이라고 말했다.

이어 "이 방법은 혈액 검사라는 점에서 도로변 상황에서 사용이 제한적이지만, 향후 연구에서는 수면 부족이 침이나 호흡에서 대사산물, 즉 생체지표로 나타나는지 조사할 수 있다"고 덧붙였다.

논문 교신저자인 버밍엄대 클레어 앤더슨 교수는 "음주 측정은 교통사고로 인한 심각한 부상과 사망을 줄이는 데 획기적인 역할을 했고, 수면 부족으로 인한 피로에 대해서도 같은 목표를 달성하는 게 가능할 것"이라며 "다만 이 목표 달성을 위해서는 여전히 많은 노력이 필요하다"고 말했다.

◆ 출처 : Science Advances, Clare Anderson et al., 'Accurate detection of acute sleep deprivation using a novel metabolomic biomarker - a machine learning approach', http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adj6834



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