How does your body know what time it is? - Marco A. Sotomayor

우리 몸은 시간을 어떻게 알까요? - 마르코 소토메어(Marco A. Sotomayor)

번역: Jenny Won 검토: JY Kang

In 1962, a cave explorer named Michel Siffre

1962년에 동굴 탐험가인 미셸 시프는

started a series of experiments where he isolated himself underground for months

몇 달 간 지하 동굴에 격리되어 지내는 실험을 시작했습니다.

without light or clocks.

빛이나 시계 없이요.

He attached himself to electrodes that monitored his vital signs

그는 건강 상태를 관찰하는 전극을 몸에 부착하고

and kept track of when he slept and ate.

먹고 자는 시간도 기록했습니다.

When Siffre finally emerged,

마침내 시프가 동굴에서 나왔을 때

the results of his pioneering experiments

그의 선구적 실험의 결과는

revealed that his body had kept to a regular sleeping-waking cycle.

그의 몸이 규칙적인 수면리듬을 유지하고 있었던 것으로 밝혔습니다.

Despite having no external cues,

외부 신호가 없었지만

he fell asleep,

그는 자고

woke up,

and ate at fixed intervals.

일어나고

먹기를 규칙적으로 했습니다.

This became known as a circadian rhythm from the Latin for "about a day."

이를 서카디언 리듬 (생체시간 리듬)이라고 하고

라틴어로 "대략 하루"라는 뜻이죠.

Scientists later found these rhythms affect our hormone secretion,

이후 과학자들은 이런 생체 리듬이 호르몬 분비에 영향을 미치고

how our bodies process food,

소화 기능과

and even the effects of drugs on our bodies.

심지어 치료제 효능에도 영향을 준다는 것을 밝혔습니다.

The field of sciences studying these changes is called chronobiology.

이런 변화를 연구하는 과학 분야를 "시간 생물학" 이라고 합니다.

Being able to sense time helps us do everything from waking and sleeping

시간을 인지하는 감각은 일어나고 자는 것에서부터

to knowing precisely when to catch a ball that's hurtling towards us.

날아오는 공을 정확히 언제 잡아야 하는지까지 모든 것을 가능케 합니다.

We owe all these abilities to an interconnected system of timekeepers

이 모든 능력들은 뇌에 있는 시간기록계들의 상호연결된 시스템 덕분입니다.

in our brains.

It contains the equivalent of a stopwatch telling us how many seconds elapsed,

그것은 몇 초가 흘렀는지 알려주는 스톱워치

a clock counting the hours of the day,

하루의 시간을 재는 시계

and a calendar notifying us of the seasons.

그리고 계절을 알려주는 달력을 포함합니다.

Each one is located in a different brain region.

각각 뇌의 서로 다른 영역에 존재하죠.

Siffre, stuck in his dark cave, relied on the most primitive clock

어두운 동굴에 있던 시프는 가장 원시적인 시계에 의존했습니다.

in the suprachiasmatic nucleus, or SCN of the hypothalamus.

뇌 시상하부의 시교차 상핵, 즉 SCN에 위치하는 시계죠.

Here's the basics of how we think it works based on fruitfly and mouse studies.

초파리와 쥐 실험으로 밝힌 작동원리는 기본적으로 다음과 같습니다.

Proteins known as CLK, or clock, accumulate in the SCN throughout the day.

CLK(클락)이라 불리는 단백질은 낮 동안 SCN에 축적됩니다.

In addition to activating genes that tell us to stay awake,

CLK는 우리를 깨어 있도록 하는 유전자들을 활성화함과 동시에

they make another protein called PER.

PER 이라는 또 다른 단백질을 생성합니다.

When enough PER accumulates,

PER이 충분히 축적되면

it deactivates the gene that makes CLK,

CLK를 만드는 유전자가 비활성화되어

eventually making us fall asleep.

우리는 잠들게 됩니다.

Then, clock falls low, so PER concentrations also drop again,

그러면 CLK가 줄어들고, PER도 따라서 줄어들면서

allowing CLK to rise,

다시 CLK가 증가하게 되고

starting the cycle over.

주기는 다시 시작됩니다.

There are other proteins involved,

다른 단백질도 연관되어 있지만

but our day and night cycle may be driven in part by this seesaw effect

우리의 밤낮주기를 조절하는 것은

낮의 CLK와 밤의 PER 증감의 시소 효과 때문입니다.

between CLK by day and PER by night.

For more precision,

더 정확히 살펴보면

SCN은 외부 요인에도 의존합니다.

our SCNs also rely on external cues

like light,

예를 들면 빛

food,

음식

noise,

and temperature.

소리

기온 같은 것들이죠.

We called these zeitgebers,

이것들을 "자이트게버"라고 합니다.

German for "givers of time."

독일어로 "시간을 주는 자"란 뜻이죠.

Siffre lacked many of these cues underground,

동굴에 있던 시프에게는 이런 외부요인이 없었지만

but in normal life, they fine tune our daily behavior.

일반적으로 이들은 우리의 일상생활을 세밀하게 조절합니다.

For instance, as natural morning light filters into our eyes,

예를 들어 아침 햇살이 눈에 비치면

it helps wake us up.

잠을 깨는 데 도움을 주죠.

Traveling through the optic nerve to the SCN,

빛 신호는 시신경을 따라 SCN으로 전달되어

it communicates what's happening in the outside world.

외부 상황을 알립니다.

The hypothalamus then halts the production of melatonin,

그러면 시상하부는 멜라토닌의 생성을 중단합니다.

a hormone that triggers sleep.

잠을 촉진하는 호르몬이죠.

At the same time,

그와 동시에

it increases the production of vasopressin

뇌 전체에 바소프레신과

and noradrenaline throughout the brain,

노르아드레날린의 생성을 증가시켜

which help control our sleep cycles.

수면주기의 조절을 돕습니다.

At about 10 am,

오전 10시 쯤에

the body's rising temperature drives up our energy and alertness,

체온이 오르면서 더 활동적이고 정신이 맑아지도록 합니다.

and later in the afternoon,

시간이 지나 오후에는

it also improves our muscle activity and coordination.

우리의 근육 활동과 조정력도 좋아지죠.

Bright screens at night can confuse these signals,

밤에 밝은 화면을 보는 것은 이런 신호에 혼란을 줍니다.

which is why binging on TV before bed makes it harder to sleep.

그래서 자기 전에 TV를 몰아보면 잠들기가 힘들어지죠.

But sometimes we need to be even more precise when telling the time,

하지만 가끔은 시간을 더 정확하게 알 필요가 있는데

which is where the brain's internal stopwatch chimes in.

이때 뇌의 내부 스탑워치가 작동합니다.

One theory for how this works involves the fact

이에 대한 한 이론은

주어진 두 신경세포 사이의 소통에는

that communication between a given pair of neurons

항상 비슷한 시간이 걸린다는 것에 기초합니다.

always takes roughly the same amount of time.

So neurons in our cortex and other brain areas

따라서 대뇌 피질과 여러 뇌 부위의 신경세포들이

may communicate in scheduled, predictable loops

정해져 있고 예측 가능한 경로로 소통하는 것을 이용해

that the cortex uses to judge with precision how much time has passed.

피질은 시간이 정확히 얼마나 흘렀는지 판단할 수도 있습니다.

That creates our perception of time.

이것이 우리의 몸의 시간 감각을 만드는 것이죠.

In his cave, Siffre made a fascinating additional discovery about this.

동굴에서 시프는 이에 대한 흥미로운 발견도 했습니다.

Every day, he challenged himself to count up to 120

그는 매일 120까지 세어 보았습니다.

at the rate of one digit per second.

1초에 숫자 하나씩 세어 보았죠.

Over time, instead of taking two minutes, it began taking him as long as five.

2분 걸리던 것이 시간이 지날수록 길게는 5분까지 걸리기 시작했습니다.

Life in the lonely, dark cave had warped Siffre's own perception of time

외롭고 어두운 동굴에서의 생활이 시프의 시간감각을 왜곡시킨 것이죠.

despite his brain's best efforts to keep him on track.

그의 뇌는 시간을 정확히 유지하려고 노력했지만요.

This makes us wonder what else influences our sense of time.

그렇다면 어떤 다른 것들이 시간 감각에 영향을 줄까요?

And if time isn't objective, what does that mean?

그리고 만약 시간이 주관적이라면 어떤 일이 벌어지게 될까요?

Could each of us be experiencing it differently?

우리 각자가 서로 다른 시간을 경험하게 될까요?

Only time will tell.

시간이 지나면 밝혀지겠죠.