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- 20~40세의 건강한 남녀 20명 대상 자기공명분광법(MRS) 형태로 특수 뇌 스캔 실시
- 낮 동안의 평균 뇌 온도는 38.5도, 시상하부 및 기타 중추 뇌 영역에서 최대 40.6도
- 평균적으로 뇌는 하루 중에서 밤의 후반부에 가장 시원하고 오후에 가장 따뜻
- 여성의 뇌는 남성보다 평균 0.4도 더 따뜻하며 뇌 내부는 균일
- 배란 후 여성의 일일 변동 남성보다 다소 낮다.

우리의 뇌는 생각보다 뜨겁다.
건강한 사람은 뇌 내부 온도가 40도를 넘을 수 있다.

사고 기관의 지속적인 열:
측정 결과가 처음으로 밝힌 바와 같이 우리의 뇌는 신체의 나머지 부분보다 훨씬 더 따뜻하다. 평균적으로 생각하는 뇌의 온도는 38.5도이고 뇌 내부는 40도 이상의 온도에 도달할 수도 있다. 그러나 신체의 나머지 부분에서 열이 나는 것은 분명히 뇌의 정상 작동 온도다. 밤에만 약 1도 정도 냉각된다. 여성의 뇌는 월경 주기의 일부 부분에서 남성보다 0.4도 더 따뜻하다. 

▲ 우리의 뇌는 우리 몸의 나머지 부분보다 따뜻하다. 뇌 내부의 온도는 40도를 넘을 수도 있다. © N. Rzechorzek/ MRC LMB/Brain

우리의 뇌는 신체에서 가장 민감하고 에너지가 많이 필요한 기관이다. 산소, 영양소 또는 휴식 시간이 부족하면 뇌 기능이 혼란스러워지며 최악의 경우 뇌 전체가 죽을 위험이 있다. 과열은 치명적인 것으로 간주되어 고열이 종종 섬망이나 발작을 일으킬 수 있다.

뇌의 온도를 알려주는 특수 뇌 스캔

우리 뇌의 정상적인 작동 온도는 어디일까? "침습적 방법이 필요하기 때문에 뇌 온도를 직접 측정하는 경우는 거의 없다"라고 캠브리지 소재 MRC 분자 생물학 연구소의 Nina Rzechorzek와 동료들이 설명했다. 중환자실이나 뇌 수술 중 중증 환자의 판독값이 일부 있지만 건강한 사람은 이러한 측정값을 사용할 수 없었다. Rzechorzek은 "실제로 뇌의 온도가 신체의 핵심 온도와 일치한다고 가정한다"라고 말했다.

그것이 사실일까? 이를 확인하기 위해 연구원들은 20~40세의 건강한 남녀 20명을 대상으로 자기공명분광법(MRS)의 형태로 특수 뇌 스캔을 실시했다. 이 방법은 일반적으로 조직에서 특정 대사 산물을 감지하는 데 사용할 수 있지만 온도를 결정하는 데에도 적합하다. 모든 테스트 대상은 아침, 오후 및 늦은 저녁에 스캔되었다.

▲ 뇌의 온도는 오후에 여자에게서 측정한 온도가 신체의 다른 부위 온도보다 훨씬 높다. © N. Rzechorzek/ MRC LMB/Brain

참가자의 개인 생체 리듬과 크로노타입을 결정하고 그에 따라 측정 시간을 조정하기 위해 모든 피험자는 이전에 활동을 기록하는 센서 팔찌를 며칠 동안 착용했다.

"지속적인 뇌의 열"

그 결과 인간의 뇌 온도에 대한 최초의 4D 지도가 만들어졌다. 이것은 놀라운 사실을 밝혀냈다. 이전의 가정과 달리 실험 대상의 뇌는 나머지 신체보다 훨씬 더 따뜻했다. 낮 동안의 평균 뇌 온도는 38.5도였다. 그러나 뇌 내부의 일부 영역은 훨씬 더 뜨거웠다. 연구원들은 시상하부 및 기타 중추 뇌 영역에서 최대 40.6도의 값을 기록했다.

Rzechorzek의 동료인 John O'Neill은 "저에게 가장 놀라운 발견은 건강한 인간의 두뇌가 신체의 다른 곳에서는 열로 진단될 수 있는 온도에 도달할 수 있다는 것이다"라고 말했다. "이런 높은 뇌 온도는 이전에 뇌 손상 환자에서 측정되었지만, 이는 부상 때문인 것으로 생각됐다."
그러나 현재 스캔에서 이러한 높은 온도는 건강한 젊고 건강한 사람들에게서 발생했다. 조용했고 실험 대상은 스캐너에서 잠들기까지 했다.

▲ 뇌 손상 환자의 온도 리듬 장애.(출처: 관련논문 A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury . Brain, Oxford Academic)

일일 변동

뇌 스캔은 또한 뇌 온도의 명확한 24시간 주기 리듬을 보여주었다. "우리는 뇌 온도가 밤에 취침 직전에 떨어졌다가 낮에 다시 상승한다는 것을 발견했다"라고 O'Neill은 보고했다. 따라서 평균적으로 뇌는 하루 중에서 밤의 후반부에 가장 시원하고 오후에 가장 따뜻하다. 낮과 밤의 차이는 뇌 내부에서 가장 크다. 팀이 결정한 대로 시상하부의 변동 범위는 1.21도이다.

나이는 뇌의 온도에도 영향을 미친다. 40세의 피험자의 뇌는 20세의 피험자의 뇌보다 약 0.6도 더 따뜻했다. 이러한 차이는 특히 뇌 내부에서 분명했다. 일별 변동 폭도 나이가 들수록 감소했다. "이것은 노년층에서 야간 냉각이 덜 효율적이고 결과적으로 일주기 리듬이 약화됨을 시사한다"라고 과학자들은 설명한다.

▲ 인간의 뇌 온도는 공간적으로 이질이l다. (출처: 관련논문 A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury)

여성의 경우 뇌가 일시적으로 따뜻해진다.

성별, 특히 여성의 월경 주기도 뇌의 온도에 영향을 미친다. 주기의 후반기에 여성의 뇌는 남성보다 평균 0.4도 더 따뜻하며 뇌 내부는 균일하다. 스캔 결과에 따르면 0.86도 더 뜨겁다. 또한 배란 후 여성의 일일 변동은 남성보다 다소 낮다.

Rzechorzek과 그녀의 동료들은 이것을 부분적으로 월경 주기를 조절하는 호르몬의 영향이라고 판단했다. "프로게스테론은 열 발생 효과가 있는 것으로 알려져 있다"라고 그들은 설명한다. 배란 후 분비되는 호르몬은 체온을 약 0.4~0.6도 상승시킨다. 현재 측정은 이것이 뇌에도 적용된다는 것을 보여준다.

▲ 여성의 월경 후반부(위)와 남성의 낮 동안 다른 뇌 영역의 온도. © N. Rzechorzek/ MRC LMB/Brain

건강한 뇌의 최초 Heat Map

종합하면, 이 데이터는 우리의 마음이 결코 수동적으로 체온을 따라가는 것이 아님을 보여준다. Rzechorzek과 그녀의 팀은 "인간의 뇌 온도는 이전에 가정한 것보다 더 높고 더 다양하다. 우리의 뇌가 얼마나 따뜻한가는 시간, 성별, 나이, 뇌 영역 및 월경 주기에 따라 다르다.

이 지식은 이제 뇌의 정상적인 열 균형과의 편차를 더 잘 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 뇌 손상의 경우뿐만 아니라 신경퇴행성 질환에서도 발생할 수 있다. "새로운 히트맵은 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 이해를 변화시킬 수 있으며 환자 데이터를 비교하는 데 꼭 필요한 참조를 제공한다"라고 Rzechorzek은 말했다.
(Brain, 2022; doi: 10.1093/brain/awab466)
출처: UK Research and Innovation

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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