(Healthy human brain temperature extremes showing relatively hot temperatures in post-ovulation females in the morning compared with coldest temperatures in males at night. Lighter yellow represents hotter temperatures. Credit: N Rzechorzek/MRC LMB/Brain)
(Brain regions selected for temperature measurement using magnetic resonance spectroscopy shown as overlays on standard MRI brain scans in various planes. 80 regions were chosen in the cerebrum (shown from above, top left, and from the side, top right) and grouped into 4 concentric layers (top left). One region was chosen in the hypothalamus (Hypo; shown from top, side, and front view, bottom left to middle), and one region from the thalamus (Thal; shown from front view, bottom right). The hypothalamus is a key region for regulating many things including temperature, sleep, and body clocks. Credit: N Rzechorzek/Edinburgh Imaging/Brain)
인간의 뇌는 우리가 휴식을 취할 때도 엄청난 산소와 영양분을 소비하며 끊임 없이 일하고 있습니다. 더구나 단단한 두개골로 보호 받고 있기 때문에 피가 빠르게 순환해도 열을 배출하기가 쉽지 않은 장기입니다. 따라서 신체의 다른 장기에 비해 온도가 높은 편입니다. 하지만 구체적으로 정상인에서 얼마나 뇌의 각 부분별 온도가 높은지는 측정하기 쉽지 않습니다. 두개골에 의해 보호받고 있는 심부 장기이기 때문입니다.
영국 케임브리지의 의학 연구 연구 위원회 산하의 분자 생물학 연구소 (Medical Research Council (MRC) Laboratory for Molecular Biology, in Cambridge, UK)의 과학자들은 최신 magnetic resonance spectroscopy (MRS) 기술을 이용해 뇌에 온도계를 넣지 않고도 각 부위별 온도를 외부에서 측정하는 데 성공했습니다. 그 결과 뇌의 평균 온도는 섭씨 38.5도로 일반적인 체온보다 2도 정도 더 높은 것으로 나타났습니다.
이번 연구에는 특별한 질병이 없는 20-40대 사이의 건강한 남녀 지원자 40명이 표본으로 참가했습니다. 그런데 뇌의 온도는 하루 생체 리듬에 따라 달라지기 때문에 대상자들은 하루 여러 차례 MRS 이미지를 촬영하고 체온 및 유전자 등 여러 가지 의학 정보를 수집했습니다. 그 결과 몇 가지 흥미로운 사실이 밝혀졌습니다.
(Human brain temperature was measured in healthy adults at three timepoints across the day (9am, 4pm, and 11pm). This video uses study data to model how brain temperature varies in males and post-ovulation females, at hourly intervals (modeled as two days' worth of data). Credit: N Rzechorzek/MRC LMB/Brain)
뇌의 온도는 부위별로 차이가 있으며 특히 뇌의 안쪽일수록 온도를 배출하기 힘들어 온도가 높은 것으로 나타났습니다. 그리고 남성보다 여성에서 더 높은 것으로 나타났습니다. 몸집이 더 큰 남성 쪽이 열 배출이 어려울 것으로 생각할 수 있지만, 여성의 경우 생리 주기와 함께 체온이 변하면서 배란 후 뇌의 온도가 섭씨 0.4도 정도 더 높게 나타났습니다. 나이에 따라서도 온도가 증가했는데, 심부 온도가 20년에 걸쳐 0.6도 정도 상승한 것으로 나타났습니다. 이는 열을 배출하고 조절하는 능력 저하에 따른 것으로 보이지만, 나이에 따른 변화는 더 많은 연령대를 조사해야 결론을 내릴 수 있습니다.
연구팀은 이 결과를 외상성 뇌손상 (TBI, Traumatic brain injury)이 있는 환자 100명의 뇌 스캔 결과와 비교했습니다. 뇌 손상이 있는 경우에도 평균 온도는 섭씨 38.5도였으나 범위가 32.6도에서 42.3도로 상당히 넓었습니다. 그리고 하루 생체 주기에 따른 온도 변화가 없는 경우 ICU에서 사망할 가능성은 27%로 있는 경우의 4%보다 낮았습니다. 뇌의 온도 조절이 매우 중요한 생리적 기전이라 이것이 제대로 되지 않는 경우 뇌 손상이 심하고 환자가 중증이라는 의미로 해석될 수 있습니다.
뇌의 온도가 뇌 건강이나 기능에 미치는 영향에 대한 연구는 아직은 초기 단계입니다. 앞으로 관련 연구를 통해 어떤 흥미로운 이야기가 나오게 될지 기대됩니다.
참고
https://medicalxpress.com/news/2022-06-healthy-human-brains-hotter-previously.html
.
A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury, Brain (2021). academic.oup.com/brain/article … 0.1093/brain/awab466
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