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- 열사병은 뇌를 둘러싸고 있는 막인 뇌막이 자극을 받아 부어오르는 질환
- 높은 주변 온도는 폭력 범죄 증가나 자살률 상승과 같은 행동 이상과 연관성 있어
- 치매 환자의 경우, 더운 날씨에 극심한 혼란 상태인 섬망의 위험이 증가
- 일부 약물은 고온에서 체내 신진대사가 다르게 반응, 정상 온도와 효능이 달라질 수 있다.

인터뷰: 여름철 폭염은 뇌에 어떤 영향을 미칠까?

열 스트레스에 노출된 뇌: 기온이 섭씨 30도를 넘으면 우리 몸은 엄청난 노력을 기울인다. 더위에도 불구하고 장기, 특히 뇌를 시원하게 유지해야 하기 때문이다. 하지만 이러한 노력이 한계에 다다라 뇌가 과열되면 어떻게 될까? 이를 예방할 방법은 무엇일까? 마그데부르크 대학 병원의 신경과학자 벤첼 글란츠 박사가 이 인터뷰에서 설명한다. 

2026년 봄과 여름은 독일에서 기록적인 폭염이었다. 5월부터 연이어 폭염이 이어지면서 많은 지역에서 낮과 밤 모두 최고 기온 기록을 경신했다. 유럽 주변 해역의 수온 또한 이번 여름 역대 최고치를 기록하며 뜨거운 공기 덩어리를 식히는 데 제 역할을 하지 못하고 있다.

이러한 현상은 심각한 결과를 초래하고 있다. 유럽 보건 당국은 이미 수천 건의 열 관련 사망자를 추가로 집계하고 있다. 놀랄 것도 없다. 섭씨 30도 이상의 온도는 우리 몸, 특히 뇌에 엄청난 부담을 준다. 글란츠 박사는 열이 뇌에 손상을 주는 원리와 방식을 설명했다. 마그데부르크 대학 신경과 병원의 벤첼 글란츠 박사와의 인터뷰다.

인체는 열에 어떻게 반응하는가?

우리 몸의 적정 체온은 약 섭씨 37도다. 인체의 신진대사는 이 온도에서 최적으로 작동하기 때문에, 우리 몸은 이 범위를 유지하고 특히 과열을 피하려고 노력한다. 이를 위해 우리 몸은 열을 발산해야 한다. 주로 땀을 흘리거나 혈액 순환을 촉진하여 체온을 낮춘다.

이러한 과정은 어떤 효과가 있나?

땀이 피부에서 증발하면서 몸에서 열이 빠져나가 체온을 낮춘다. 또한, 혈액 순환계는 따뜻한 혈액을 몸속 깊은 곳에서 몸 바깥쪽으로 운반하여 열을 방출한다. 혈류량 증가로 혈관이 확장된다. 피부 가까이에 있는 혈관일수록 이러한 현상이 두드러지게 나타난다. 더운 날씨에 얼굴이 붉어지는 것도 바로 이 때문이다.

그렇다면 뇌에는 어떤 영향을 미칠까?

이러한 반응은 지극히 정상적이며, 우리 몸은 처음에는 잘 견뎌낸다. 하지만 외부 온도가 너무 높거나 고온이 오래 지속되면 문제가 발생한다. 혈류가 외부로 쏠리면서 내부 장기, 특히 뇌로 가는 혈액량이 줄어들기 때문이다.

그 결과는 무엇일까?

뇌로 가는 혈류량이 줄어들면 산소와 영양분이 부족해진다. 혈관 확장으로 인해 혈압이 떨어질 수도 있다. 땀으로 인한 체액 손실 또한 혈압 저하를 유발할 수 있으며, 어지럼증이 발생할 수 있다. 땀을 흘리면 체내 미네랄도 손실된다. 여기에는 나트륨, 마그네슘, 칼슘 이온과 같은 대전 입자가 포함된다. 신진대사를 위해서는 혈액, 뇌척수액 및 기타 체액 내 이러한 미네랄의 농도가 정상 범위 내에 유지되어야 한다.

더운 날씨에 생수를 마셔야 할까?

맞다. 운동 중에도 땀을 흘리기 때문에 생수나 이온음료를 마시는 것이 좋다. 생수나 이온음료는 수분 손실을 보충해 줄 뿐만 아니라 전해질 불균형, 즉 용해된 미네랄 부족을 예방해 준다.

뇌에 대해 다시 이야기하자면, 뇌의 기능은 신경 세포들이 네트워크 내에서 전기 신호를 주고받는 활동에 달려 있다. 이를 위해서는 다양한 전해질의 미묘한 균형이 필수적이다. 이 균형이 깨지면 집중력이 저하되어 사고력이 떨어진다. 소방관들을 대상으로 한 연구에서도 열 스트레스 상황에서 집중력과 주의력이 감소하는 것으로 나타났다. 

▲ 과도한 열은 뇌에도 해롭다. 그 결과는 무엇일까?

두통은 어떨까?

두통 또한 열로 인해 발생할 수 있으며, 열사병의 대표적인 증상이다. 열사병은 뇌를 둘러싸고 있는 막인 뇌막이 자극을 받아 부어오르는 질환이다. 뇌막은 뇌 자체와는 달리 통증에 매우 민감하다.

뇌의 안정적인 내부 균형을 유지하는 데 중요한 또 다른 구조인 혈뇌장벽 역시 과열로 인해 손상될 수 있다. 혈뇌장벽은 혈액과 뇌 조직 사이의 물질 교환을 조절하고 유해 물질의 침입을 막는 역할을 한다. 특히 심각한 고열, 즉 열사병의 경우, 실험 연구에 따르면 이 장벽의 투과성이 증가하여 뇌의 염증과 체액 저류를 유발할 수 있다.

뇌의 신경전달물질 시스템 또한 열에 반응한다. 여기에는 다양한 신체 및 뇌 기능을 조절하는 신경 세포 네트워크인 세로토닌 시스템이 포함된다. 과열 시 뇌에서 세로토닌 분비가 증가한다는 증거가 있는데, 이는 뇌의 세로토닌 시스템 활동 증가에 기인한다.

세로토닌은 뇌 안팎에서 모두 생성되며, 신체 세로토닌의 대부분은 장에서 생성된다. 혈액 속 세로토닌이 뇌로 상당량 이동하는 것은 정상적인 과정이 아니기 때문에 두 시스템은 대체로 분리되어 있다. 열로 인한 혈뇌장벽 손상이 말초 세로토닌의 뇌 유입을 유발하는지는 아직 충분히 밝혀지지 않았다.

세로토닌은 뇌에서 어떤 기능을 할까?

세로토닌은 우리 몸의 다양한 대사 작용에 관여하며, 예를 들어 수면-각성 주기와 충동 조절에 영향을 미친다. 전해질과 마찬가지로 세로토닌의 적정 농도는 매우 중요하다. 열이 세로토닌 신경계를 통해 이러한 기능에 어떤 영향을 미치는지는 복잡하며 아직 완전히 이해되지 않았다. 세로토닌 불균형은 우울증, 강박 장애, 불안 장애와 같은 정신 질환에서 나타난다. 따라서 균형 잡힌 세로토닌 수치는 정서적 안정에 중요하다. 궁극적으로 과열 증상은 여러 상호 연관된 과정의 결과이며, 다른 신경전달물질들도 이 과정에 관여한다.

수면-각성 주기에 대해, 밤에 기온이 비정상적으로 높으면 어떻게 될까?

수면의 질이 떨어진다. 간헐적으로 깨어나고, 깊은 수면 단계가 불규칙해질 수 있다. 수면 장애는 뇌에 해로운데, 부분적으로는 뇌의 자연적인 정화 및 복구 과정이 손상되기 때문이다. 따라서 열은 체액 및 전해질 손실부터 수면 부족에 이르기까지 다양한 방식으로 뇌에 스트레스를 줄 수 있다. 단 하나의 원인이 있는 것이 아니라 여러 요인이 복합적으로 작용한다.

건강한 뇌조차 열에 어려움을 겪는다면, 병든 뇌는 어떨까?

약해진 뇌는 일반적으로 열에 대처하기가 더 어렵다. 뇌의 예비 용량, 즉 추가적인 스트레스를 보상하는 능력이 이미 제한되어 있기 때문에 효과적으로 열을 막고 부담을 보상할 수 없다. 이는 체온 조절에 중요한 역할을 하는 뇌 영역인 시상하부에 영향을 미칠 수 있다.

역학 연구에 따르면 높은 주변 온도는 폭력 범죄 증가나 자살률 상승과 같은 행동 이상과 연관성이 있는 것으로 나타났다. 연구에 따르면 정신 질환 및 신경 질환의 증상은 더운 날씨에 악화될 수 있다. 이러한 질환을 가진 사람들의 입원율과 사망률(사망 빈도)이 증가하는 것으로 나타났다. 조현병, 파킨슨병, 치매와 같은 질환에서도 유사한 증거가 있다.

다른 영향은 없나?

물론이다. 치매 환자의 경우, 더운 날씨에 극심한 혼란 상태인 섬망의 위험이 증가한다. 또한 폭염 기간 시원한 실내에 오래 머무르게 되면 사회적 교류가 부족해진다. 이러한 사회적 고립은 정신 건강에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 더위로 인해 익숙한 일상생활과 습관조차 흐트러질 수 있다. 따라서 고온은 심혈관 질환 환자뿐만 아니라 정신 질환이나 신경 질환 환자에게도 특히 위험하다. 일반적으로 심혈관 질환 환자가 고위험군으로 여겨지지만, 더위는 이러한 질환을 가진 사람들에게도 문제를 일으킬 수 있다.

더운 날씨에 약물 복용은 어떻게 해야 할까?

이는 중요한 사항이다. 구체적인 질환과 관계없이 많은 약물이 열에 민감하므로 서늘한 곳에 보관해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요하다. 또한 일부 약물은 고온에서 체내 신진대사가 다르게 반응하기 때문에 정상 온도와 효능이 달라질 수 있다.

일부 약물은 땀 분비나 갈증 감각에 영향을 미친다. 또한 유효 성분이 피부를 통해 흡수되도록 패치 형태로 투여하는 약물도 있다. 예를 들어, 흔히 사용되는 치매 치료제도 이러한 패치형 약물을 사용할 수 있다. 이 약은 알약 형태로 복용할 수 있지만, 복용이 어려운 경우 패치가 좋은 대안이 될 수 있다. 그러나 땀을 많이 흘리는 경우 패치가 떨어지거나 유효 성분의 흡수가 제대로 이루어지지 않을 위험이 있다.

이 인터뷰는 마르쿠스 나이체르트 박사(Dr. Marcus Neitzert)가 진행했다.

출처: 독일 신경퇴행성질환센터(DZNE)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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