추위가 기분 좋은 이유: 과학자들이 추위 경로를 밝혀냈다

피부에는 시원함을 느끼는 비밀 통로가 있는데, 이 통로는 척추에서 증폭되어 뇌에 도달합니다. 출처: Shutterstock

미시간 대학의 연구자들은 피부가 주변 온도를 뇌에 전달하는 방식을 보여주는 완전한 감각 경로를 밝혀냈습니다.

이러한 발견은 최초로 시도된 것으로 여겨지며, 차가운 기온이 자체적인 경로를 갖는다는 것을 보여줍니다. 이는 진화가 더운 기온과 차가운 기온에 대해 서로 다른 회로를 만들어냈음을 시사합니다. 새로운 연구의 수석 저자인 보 두안은 "이것은 정확한 열 감지와 환경 변화에 대한 적절한 행동 반응을 보장하는 훌륭한 해결책을 제시합니다."라고 말했습니다.

"피부는 신체에서 가장 큰 기관입니다. 주변 환경을 감지하고 다양한 자극을 분리하고 구분하는 데 도움을 줍니다."라고 미시간대 분자, 세포 및 발생생물학 부교수인 두안은 말했습니다. "피부가 어떻게 이러한 기능을 하는지에 대해서는 아직 흥미로운 의문이 많지만, 이제 우리는 피부가 차가운 온도를 감지하는 하나의 경로를 발견했습니다. 이는 피부에서 뇌까지의 전체 경로가 명확하게 밝혀진 최초의 온도 감각 신경 회로입니다."

두안 박사는 이 연구가 근본적인 생물학에 대한 우리의 이해를 심화시키고, 안전한 온도에서 생활하고 위험한 극한 환경을 피하도록 우리가 어떻게 진화했는지에 대한 설명에 더욱 가까워지게 한다고 말했습니다. 하지만 이 연구는 미래 인류의 삶의 질 향상에 도움이 될 수 있는 의학적 함의도 가지고 있습니다.

예를 들어, 화학요법을 받은 사람의 70% 이상이 차가운 온도로 인한 통증을 경험한다고 두안 박사는 말했습니다. 새로운 연구는 무해한 차가움을 감지하는 신경 회로가 이러한 유형의 차가운 통증을 매개하지 않는다는 것을 발견했습니다. 그러나 정상적인 조건에서 차가움 감지 회로가 제대로 작동할 때 어떻게 작동하는지 이해함으로써, 연구자들은 질병이나 부상에서 무엇이 잘못되는지 알아낼 가능성이 더 높아졌습니다. 또한, 정상적인 온도 인지를 손상시키지 않고 건강한 감각을 회복하는 표적 치료법 개발에도 도움이 될 수 있습니다.

이 연구는 미국 국립보건원의 자금 지원을 받았으며, UM 생명과학연구소의 숀 쉬와 그의 연구팀과 협력하여 수행되었습니다.

멋진 앰프 발견

Duan과 그의 팀은 Nature Communications 저널에 발표한 연구에서 정교한 영상 기술과 전기 생리학을 사용하여 쥐가 피부에서 뇌로 차가운 온도 감각을 어떻게 전달하는지 관찰했습니다.

이 접근법은 연구진이 이전에 다른 감각에도 적용했던 방식입니다. 박사후 연구원인 한규 리와 박사과정생인 치아 춘 호르, 로레인 호르위츠가 이끄는 연구팀은 이번 연구에서 온도에 초점을 맞추었습니다.

"이러한 도구 덕분에 이전에 화학적 가려움과 기계적 가려움의 신경 경로를 확인할 수 있었습니다."라고 두안은 말했습니다. "팀은 협력을 통해 시원함을 느끼는 매우 흥미롭고 전문적인 경로를 발견했습니다."

시원함 신호는 피부에서 시작되는데, 피부에는 섭씨 15도에서 25도(화씨 59도에서 77도) 사이의 특정 온도 범위를 감지할 수 있는 분자 센서가 있습니다. 이 센서들이 작동하면 일차 감각 뉴런이 자극되어 척수로 시원함 신호를 전달합니다. 연구팀은 이 신호가 특수한 인터뉴런에 의해 증폭되어 뇌와 연결된 투사 뉴런을 활성화한다는 것을 발견했습니다.

연구자들은 이전에도 피부의 분자 온도계에 대해 알고 있었습니다. 이 온도계 덕분에 캘리포니아 연구진은 2021년 노벨 생리의학상을 수상할 수 있었습니다. 하지만 척수의 증폭기는 알려지지 않은 핵심 요소였습니다. 연구팀은 증폭기가 비활성화되면 차가운 신호가 잡음에 묻혀 사라진다는 것을 발견했습니다.

이 연구는 쥐를 대상으로 수행되었지만, 유전자 염기서열 분석을 통해 회로의 각 구성 요소가 인간에게도 존재한다는 것이 밝혀졌다고 두안은 말했다. 따라서 더운 여름날 에어컨이 켜진 방에 들어서는 상쾌한 기분을 느낄 수 있는 것도 같은 경로 덕분일 가능성이 높습니다.

앞으로 연구팀은 급성 감기 통증에 관련된 경로를 식별하고자 합니다.

"고통스러운 감각이 더 복잡해질 것 같아요." 두안이 말했다. "더 위험한 상황에 처하면 여러 경로가 관여할 수 있어요."

그의 팀은 뇌가 이러한 다양한 피부 신호를 어떻게 처리하는지, 그리고 우리가 어떻게 이러한 신호들을 구분할 뿐만 아니라 감정을 이러한 신호와 연결하여 자신을 보호하도록 진화해 왔는지에도 관심을 가지고 있습니다. 실제로 이러한 질문들에 대한 호기심이 바로 두안의 연구에 영감을 주었는데, 그는 미시간에서 일하면서 이러한 호기심을 끊임없이 떠올립니다.

"여름에는 미시간 호숫가를 따라 걸으며 부드러운 바람을 맞으며 걷는 걸 좋아해요. 정말 시원하고 편안해요." 두안 씨는 말했다. "하지만 겨울은 정말 끔찍해요."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250730030354.htm