Research in Vestibular Science Vol. 8, No. 1 June 2009 Symposiums ISSN 1598-6098 멀미 충남대학교 의과대학 신경과학교실, 충남대학교병원 신경과 정성해 Motion Sickness Seong-Hae Jeong, MD Department of Neurology, Chungnam National University Hospital Chungnam University College of Medicine, Chungnam National University Hospital, Daejeon, Korea Received April 4, 2009 Accepted May 31, 2009 서 자동차, 선박, 비행기, 우주선 등의 운송수단을 이용하거 나, 시뮬레이션, 컴퓨터 등의 시각 자극에 의해서 어지럼이 나 구토, 메스꺼움 등을 경험하게 되는데 이를 멀미라 한 다. 1 고래로 많은 사람들이 멀미로 고통을 받아 왔으나 아직 정확한 기전과 치료 및 예방에 대해 잘 알려져 있지 않다. 2 본 고에서는 지금까지 알려진 멀미의 기전, 우주 멀미, 편두 통과 멀미의 관련성에 대해 논하고자 한다. 론 멀미의 기전 현재까지 멀미의 기전을 설명하는 가장 타당성 있는 이론 으로 받아들여지는 것은 감각충돌론(sensory conflict theory)이다. 3 신체의 움직임은 체성감각계, 시각계, 전정계를 자 극하게 된다. 이 감각 자극들이 상충되거나 기존의 개체 경 Corresponding Author: Seong-Hae Jeong, MD Department of Neurology, Chungnam National University Hospital, 640 Daesa dong, Joong-ku, Daejeon-si, 301-721, Korea Tel: +82-42-280-7934 Fax: +82-42-252-8654 E-mail: mseaj@hanmail.net Copyrightc 2009 by The Korean Balance Society. All rights reserved. 험에 맞지 않는 경우 멀미를 경험하게 된다. 즉 상충되는 신 호들이 전정신경핵으로 연결되고, 이는 다시 고립로핵, 등 쪽운동미주신경핵, 모호핵, 등외쪽연수그물형체, 큰솔기핵, 측연수피개, 팔곁핵 등을 거쳐 변연계피질, 뇌섬엽, 시상하 부, 중심편도핵 등의 자율신경중추로 전달되어 발생한다는 설명이다. 4 이 이론에서는 관련된 감각계에 따라서 두 가지 불균형으로 나누어 설명하였다. 시전정사이불균형(visualvestibularmismatch)을 다룬 감각간상충(intersensory conflict)과 관이석불균형(canal-otolith mismatch)으로 인한 감 각내상충(intrasensory conflict)으로 나누었다. 또한 이들 불 균형을 두 감각계가 동시에 자극되는지의 여부에 따라 각각 1형, 2형 상충(conflict)로 세분하였다. 이후 Oman은 이 감 각재정렬이론(sensory rearrangement theory)의 수학적 모델 링을 시도하였다. 5 이 이론에 따르면 현재 감각정보와 이전 경험을 바탕으로 설정된 감각 정보로 설정된 두 벡터의 차 이에 의해 멀미가 발생한다는 것이다. 이후 비슷한 개념이 긴 하지만, 각각 감각수직(sensed vertical)과 예상수직(expected vertical)의 개념을 도입하여 이론의 공고화를 시도하 였다(Figure 1). 6 간단히 설명하면, 운동 자극에 대한 전정계 와 시각계가 반응하는 자극이 각각 다르다는 것이다. 고빈 도 자극의 경우는 전정계를 저빈도 움직임은 주로 시각계를 통해 정보가 전달되게 된다. 이렇게 다른 정보들이 중추신 경계에서 통합되어 상호보완적으로 신호를 전달하여 공간 내에서 멀미 없이 정확하게 활동할 수 있다. 그러나 감각충 돌론에 따르면, 이러한 시자극과 전정자극 사이의 반응 차 95
Res Vestibul Sci Vol. 8, No. 1 June 2009 Figure 1. A spatial orientation and motion sickness model. Note that the conflict vector according to the subjective vertical (SV) conflict hypothesis has shifted one block further to the right, behind the block CNS, compared to the classical sensory rearrangement theory. From: Bles: Curr Opin Neurol 2000;13:19-25. 이는 감각 간 충돌로 해석되어 멀미를 일으킬 수밖에 없다. 이러한 회전(rotation), 전위(translation), 중력에 대한 위치 (attitude)와 같은 공간 내 위치변수를 얻기 위한 감각통합과 정이 고려되었다는 점이 두 개념간의 차이라고 할 수 있다. 후자의 개념에서는 이석(otolith)신호의 low-pass filtering이 위치(attitude)를 결정하는데 중요하고, 회전운동과 시각정보 또한 중요하다. 비록 감각충돌론이 멀미의 많은 부분을 설 명할 수 있으나, 시자극 단독으로 발생하는 멀미나 낮은 주 파수의 상하운동이 특히 멀미를 잘 유발하는 현상 등은 설 명하지 못하며, 7 더구나 상충되는 감각계의 정보들이 중추 신경계에서 어떤 변화를 일으켜 멀미를 유발하는지는 잘 알 려지지 않은 상태이다. 다양한 감각계의 정보들이 멀미의 발생에 일정한 역할을 함에도 불구하고, 멀미의 발생에서 결정적인 역할을 하는 것은 전정계로 생각된다. 그 이유는 양측 전정신경 절제술을 받은 동물이나, 완전한 양측성 전 정신경병증 환자에서는 멀미가 생기지 않기 때문이다. 8,9 우주멀미 우주 셔틀 프로그램에 처음으로 참여하는 우주비행사들 의 약 70%에서 멀미를 경험하는 것으로 보고되었다. 10 초기 에 무중력상태에 몸을 적응시킬 때 가장 심하게 나타나고, 이후 지구에 다시 착륙하여 중력에 적응하는 과정에서 멀미 는 다시 나타날 수 있다. 증상은 자려고 하는 경향부터, 오 심, 구토까지 다양하다. 이중에서 약하게 멀미를 유발하는 자극에 대해 장기간 노출된 경우 만성 졸리움, 피로, 기분과 성격변화, 동기결여 등의 증상이 나타나게 되는데 이를 sopite syndrome 이라고 한다. 11 우주멀미증상은 무중력상 태에 노출되고 나서 처음 몇 시간 안에 발생하기 시작하여 72~96시간 후에 대부분의 우주비행사들이 회복하여 힘들어 하지 않고 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 12 대부분의 사람들은 오심과 구토를 멀미와 거의 동의어로 사용하려 하지만 창백과 식은땀 또한 특징적인 증상이다. 우주멀미에서는 창백한 얼굴은 잘 관찰되지 않는 경향이 있 는데 무중력상태로 인해 유체정역학적 경도(hydrostatic gradient)가 없어 안면 정맥이 지속적으로 팽창되어 있기 때문 이다. 졸리움과 두통도 호소한다. 13 멀미를 하는 동안 자율 신경계의 반응은 다양하다. 침분비는 감소하는 경우가 많 고, 14 심박수, 혈압, 위 운동은 증가, 감소 혹은 변하지 않을 수 있다. 16-18 심박수의 R-R 간격이 그나마 멀미에서 교감신 경의 활성도를 일정하게 보여주는 지표라 할 수 있다. 무중 력상태로 인해 순환계의 정수압이 없으므로 혈액과 림프액 이 신체의 위쪽으로 재배치되게 된다. 또한 폐혈액양의 증 가로 폐 활력 용적(vital capacity)의 감소, 19 얼굴 부종이 야 기되며 경동맥와 대동맥의 압수용체의 증가된 활성도로 인 하여 체 내에 혈액양이 많은 것처럼 오인되어 결국 전체 혈 액양이 감소하게 된다. 이로 인해 비행 이후 정수압이 재배 치되고, 감소된 혈액량으로 미주신경성 실신을 경험할 수도 있다. 20 우주멀미에 있어 체액이동은 중요한 인자일수 있는데, 미 로에서 림프내압과 림프외압의 상대적인 균형에도 영향을 미쳐 림프내수종과 같은 상태로 21 메니에르병을 야기할 수 96
정성해. 멀미 도 있고 두개내압 증가를 초래할 수도 있을 것이다. 20 이 두 상황 모두 오심과 구토를 유발하여 멀미를 야기할 수 있다. 그러나 이후 지상에서의 연구나 비행 중의 관찰결과를 종합 해 볼 때 우주멀미에 있어 체액이동이 중요한 인자는 아닌 것으로 생각되고 있다. Noskov and Grigoriev등은 이뇨제가 멀미를 없애는 것에 기여하는 것은 아니나 무중력상태에서 주관적인 답답함과 충혈을 해소하는데 도움이 되는 것으로 보고하였다. 20 일부 실험 결과 중력관성력(gravitoinertial force)이 변화 하는 동안 멀미에 민감한 사람의 이석기능이 좌우에서 차이 가 있음이 관찰되었으나 각 개인의 멀미 차이에 적용할 수 있는지에 대해서는 아직 확실하지 않다. 22 우주비행사들은 머리가 움직일 때마다 멀미가 심해진다 고 이야기한다. 12,23 아직 어떠한 움직임이 멀미를 가장 잘 일으키는 지에 대한 정교한 실험은 아직 없으나, 몇몇의 보 고를 종합해 볼 때 pitch 위치로 움직일 때 멀미가 가장 심 하고, yaw plane이 가장 덜한 것으로 생각된다. 12,24 또한 비 행시간이 길어질수록 적응하여 멀미를 덜 느끼는 것으로 나 타났다. 따라서 두위에 따라 비정상적인 전정자극과 무중력 상태에서 두위와 몸의 달라진 감각-운동 조절이 발생한다고 볼 수 있다. 이는 지구에서의 멀미와 비슷한 점이다. 또한, 무중력 상태에서는 속도저장기능도 영향을 받게 되는데, 적 어도 초기에는 거의 속도저장기전이 감소한다. 그래서 지상 에서 회전하는 동안 두위의 움직임에 의해 발생하는 Coriolis cross-coupled 각 가속은 심한 멀미를 느끼게 하는데 반 해, 우주인들은 이러한 멀미나 방향의 혼동 없이 초기 적응 이 가능한 이유가 바로 무중력상태에서 속도저장기능의 감 소 때문이다. 이 현상으로 인해 우주인들이 우주 비행 동안 시각계에 더욱 의존하게 되며, 방향을 잃는 시착각(visual reorientation illusion)을 일으키게 된다고 볼 수 있다. 25 우주멀미를 설명하는 많은 이론들 중 가장 타당성 있게 받아들여지는 것은 역시 감각상충론(sensory conflict hypothesis)이다. 각 개체마다 도입변수를 특정화해서 결과를 정량적으로 예측할 수도 없지만, 멀미에 관련된 분류계획과 실험을 고안하는데 있어서는 아직까지는 가장 유용한 이론 이다. 지상 모델(Ground-based model)은 우주멀미 증상을 유발하는 상황을 설정하여, 그 원인을 분석하는데 이용되고 있다. 26 이 중에서 무중력비행은 우주비행 조건을 알아보는 데 있어 유일하게 도움이 되는 설정이다. 짧은 시간이긴 하 지만 가중력상태와 무중력상태에 번갈아 노출되게 함으로 써 체계적인 조절 조건을 만드는데 필수적인 과정이다. 아직 우주멀미에 얼마나 민감하고 취약한지 미리 예상할 수 있는 방법은 없다. 설문을 바탕으로 이전에 멀미가 심했 던 사람, 27 가족력이 있는 사람, 서구인보다 아시아인이 더 멀미에 취약한 것 같다는 일부 보고가 있을 뿐이다. 28 그러 나, 초기에 약 70%의 우주인이 멀미를 느낀다는 사실보다 더 중요한 것은 장기간 우주비행에 적합하도록 적응할 수 있는 사람인지 예측하는 것이다. 우주멀미의 예방과 치료에 대해 잘 알려진 바는 없으나 지금까지 소개된 가장 유용한 방법은 promethazine 주사로 알려져 있다. 29 멀미와 편두통 말초전정기관으로부터 입력되는 신호를 중추로 전달하는 과정에서 속도가 저장된다는 이론이 속도저장기전이다. 30 지속적인 회전자극의 감지에 미약한 말초전정기관의 기능 을 보완하고, 회전하다가 멈출 때 말초전정기관의 흥분을 감소시키는데 관여할 것으로 생각되고 있다. 속도저장기전 에 관여하는 구조물로는 전정신경핵, 전설하신경핵, 교차섬 유, 소뇌타래핵, 소절, 소뇌목젖 등이 있으며, 특히 이 중 소 절과 소뇌목젖은 속도전장기전을 억제하는 것으로 알려져 있다. 31 속도저장기전은 말초성 전정신호의 증폭 및 연장에 관여하므로, 속도저장의 기능이상이 멀미 발생에 관여하리 라는 것은 예상할 수 있으며, 이러한 점은 멀미군에서 전정 안반사의 시간상수가 정상군에 비해 연장되어 있다는 연구 결과로 뒷받침된다. 32,33 멀미 환자들의 경우 자신이나 주위 환경에 매우 민감하게 반응하며, 편두통 환자들의 경우 긴 장형 두통 환자나 일반인에 비해 주기성 현훈이나 멀미의 유병률이 높다는 것은 비교적 잘 알려진 사실이다. 34-36 일부 편두통성 현훈 환자의 경우 온도안진검사에서 과도하게 증 가된 안진 반응, 시각자극에 대해 증가된 체위 반응(postural response) 등을 보이며, 35,37 멀미가 심한 사람들의 경우 회전 의자로 검사한 전정안반사의 시간상수가 증가되어 있다는 보고는 멀미 환자에서 외부 자극에 대한 전정기관의 반응이 증가되어 있을 가능성을 시사한다. 33 그러나, 편두통 환자에 서 멀미와 어지럼의 유무에 따른 전정기능의 체계적인 연구 는 없다. 이에 최근 분당서울대병원에 내원한 131명의 편두 통환자를 어지럼에 따라 각각 편두통성 현훈(65명, migrainous vertigo), 편두통성 어지럼(41명, migrainous dizziness), 편두통만 있는 군(25명, migraine only) 38 으로 나누어 이들의 멀미 정도와 회전의자검사를 통한 전정안반사의 시 97
Res Vestibul Sci Vol. 8, No. 1 June 2009 A B Figure 2. The motion sickness susceptibility questionnaire (MSSQ) scores (A) and subjective scale (B) are highest in MV group, followed by MD, MO and control group (MSSQ, p=0.002; MSSQ-A, p=0.013; MSSQ-B, p=0.005; subjective scale, p<0.001, one-way ANOVA with Tukey B corrections for multiple comparisons). MSSQ-A is concerned with childhood experiences of travel and motion sickness before the age 12 while MSSQ-B is related to experiences of travel and motion sickness over the last 10 years. MSSQ is the sum of MSSQ-A and MSSQ-B.39. MV, migrainous vertigo; MD, migrainous dizziness; MO,migraine only. 간상수와 고개숙임억제율을 측정하였다. 환자의 멀미의 정 도는 motion sickness susceptibility questionnaire (MSSQ) and subjective scale를 이용하여 평가하였다. 39 이 결과에 따 르면 동반된 현훈이 심할수록 즉, 편두통성 현훈(migrainous vertigo), 편두통성 어지럼(migrainous dizziness), 편두통만 있는 군(migraine only), 정상군 순으로 MSSQ 점수과 subjective scale이 높게 나타났다(p=0.002, p<0.001, Figure 2). 또한 현훈/어지럼이 동반된 군에서 전정안반사의 시간상수 와 고개숙임억제율도 더 크게 나타났다. 따라서, 이들에서 시간상수가 증가한 것은 소뇌소절과 목젖의 이상이 아니라 이들 편두통환자에서 항진된 전정계의 기능을 억제하기 위 해 소뇌의 기능이 항진되는 쪽으로 적응한 결과라고 생각할 수 있다. 또한, 증가된 전정안반사 시간상수에 가장 관련 있 는 원인인자 분석을 위해 편두통, 현훈, 멀미, 나이, 성별의 각 변수를 고려하여 다항로지스틱회귀분석을 시행하였을 때 멀미가 의미 있게 연관 있는 인자로 나타났다(unpublished data). REFERENCES 1. Irwin JA. The pathophysiology of seaskickness. Lancet II 1881:907-909. 2. Bles W, Bos JE, Kruit H. Motion sickness. Curr Opin Neurol 2000;13:19-25. 3. Reason JT, Brand JJ. Motion sickness. London ; New York: Academic Press, 1975. 4. Balaban CD, Porter JD. Neuroanatomic substrates for vestibulo-autonomic interactions. J Vestib Res 1998;8:7-16. 5. Oman CM. A heuristic mathematical model for the dynamics of sensory conflict and motion sickness. Acta Otolaryngol Suppl 1982;392:1-44. 6. Bles W, Bos JE, de Graaf B, Groen E, Wertheim AH. Motion sickness: only one provocative conflict? Brain Res Bull 1998;47:481-7. 7. Golding JF, Kerguelen M. A comparison of the nauseogenic potential of low-frequency vertical versus horizontal linear oscillation. Aviat Space Environ Med 1992;63:491-7. 8. Tyler DB, Bard P. Motion sickness. Physiol Rev 1949;29: 311-69. 9. Kennedy RS, Graybiel A, McDonough RC, Beckwith FD. Symptomatology under storm conditions in the North Atlantic in control subjects and in persons with bilateral labyrinthine defects. Acta Otolaryngol 1968;66:533-40. 10. Davis JR, Vanderploeg JM, Santy PA, Jennings RT, Stewart DF. Space motion sickness during 24 flights of the space shuttle. Aviat Space Environ Med 1988;59:1185-9. 11. Graybiel A, Knepton J. Sopite syndrome: a sometimes sole manifestation of motion sickness. Aviat Space Environ Med 1976;47:873-82. 12. Thornton WE, Moore TP, Pool SL. Fluid shifts in weightlessness. Aviat Space Environ Med 1987;58:A86-90. 13. Graybiel A. Structural elements in the concept of motion sickness. Aerosp Med 1969;40:351-67. 14. Gordon CR, Ben-Aryeh H, Szargel R, Attias J, Rolnick A, Laufer D. Salivary changes associated with seasickness. J 98
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