안녕하세요? 반갑습니다. 프로페서 B입니다.
우리 인류는 지구라는 환경 위에서 오랜 시간 적응하며 진화해왔습니다. 그리고 지구는 태양이라는 가장 중요하고 강력한 에너지원이 존재하는 곳이죠. 그래서 지구에 살아가는 모든 생명체는 태양의 빛을 기준으로 모든 활동을 맞추어 왔습니다. 빛이 건강과 밀접한 관련을 가지고 있는 이유이기도 하죠. 이번 시간에는 빛과 건강에 대해 알아보도록 하겠습니다.
광수용체 (Photoreceptor)
약 200년 동안, 막대 세포와 원뿔 세포는 눈 속에 빛을 감지하는 유일한 광수용체(Photoreceptor)라고 여겨져 왔습니다. 하지만 2000년경, 의학 과학자들은 사람의 망막에 있는 신경세포의 약 1%가 빛에 민감하다는 사실을 새롭게 발견했습니다. 새로운 광수용체가 발견된 것이죠. 이 세 번째 유형의 광수용체 세포는 감광신경절세포(ipRGC)라고 불립니다. 이 세포들은 뇌에 위치한 생체 시계와 연결되어 있습니다. 시교차상핵(SCN)은 송과샘과 신경으로 연결되어 있으며, 이것은 우리 몸의 일부 호르몬 조절을 담당합니다.
그래서 빛, 신체 타이밍 그리고 호르몬 사이에는 직접적인 연관성이 있습니다. 조명은 시각적인 효과뿐만 아니라 비시각적인 생물학적 효과도 가집니다. 이것은 빛이 보는 것 이외에도 우리 신체의 기능들에 영향을 준다는 이야기이며, 이는 건강과 밀접한 관련이 있는 이유이기도 합니다.
1.망막의 원뿔 세포, 막대 세포가 시각 정보를 신경을 통해 뇌로 전달함
2.망막의 감광신경절세포(ipRGC)는 생체시계로 불리는 시교차상핵(SCN)과 송과샘에 연결됨
일주기 생체리듬 (Circadian rhythms)
24시간을 주기로 자전하는 지구의 운동은 빛과 어둠의 24시간 리듬을 만들어 냅니다. 이 빛의 리듬은 꽤나 많은 신체적인 과정을 조절하는 데 영향을 미칩니다. 그 예로 잠을 자고 일어나는 우리 몸의 리듬, 체온과 심박수의 리듬, 그리고 특정 호르몬이 생성되는 리듬 등이 있습니다. 이 24시간 리듬을 일주기 생체리듬 또는 서커디안 리듬(Circadian rhythms)이라고 부릅니다.
위 그림은 우리 체온의 순환 리듬을 보여줍니다. 만약 우리가 건강하다면, 우리의 체온은 자연이 주는 빛의 리듬에 영향을 받아 낮과 밤 사이에 약 0.4도씩 변하게 되어 있습니다. 이와 같은 빛의 변화는 낮과 밤의 과정에 걸쳐 코르티솔과 멜라토닌 호르몬을 조절합니다.
이 호르몬들은 우리의 경계심과 수면의 정도를 조절하는데 중요한 역할을 합니다. 무엇보다도 코르티솔은 몸에 에너지를 주기 위해 혈당을 증가시킵니다. 코르티솔 수치는 아침에 증가하다가, 낮에는 활동을 도와줄 수 있도록 충분히 높은 수준으로 유지되고, 마침내 자정에 혈당이 최소로 떨어집니다. 이와는 반대로 수면 호르몬인 멜라토닌의 수치는 아침에 떨어지면서 졸음을 줄여주고 우리의 활동을 돕습니다.
건강한 사람의 경우, 어두운 환경에서는 수면의 기능들이 촉진됩니다. 어두운 환경에서 코르티솔의 분비가 최소 수준에 도달하기 때문입니다. 이러한 것을 조절하는 것 외에도, 자연이 만들어내는 빛과 어둠의 24시간 리듬은 우리의 생체 시계가 24시간 리듬을 유지하도록 만들어 줍니다. 아침의 빛은 우리 몸의 내부 시계를 지구의 24시간 빛-암흑의 순환과 함께 다시 동기화시킵니다. 이러한 동기화 과정이 없다면, 우리 몸은 점차적으로 경계와 졸음의 잘못된 리듬을 채택하게 될 것이고, 궁극적으로 어둡고 수면이 필요한 시간에는 잠이 오지 않고, 밝은 낮 시간에 졸리는 상황이 반복될 것입니다.
비시각 생물학적 스펙트럼 민감도
(Non-visual biological spectral sensitivity)
최근에 발견된 광수용체 세포의 감도는 각기 다른 파장의 영역에 따라 다양하며, 원뿔 세포와 막대 세포의 감도도 다양합니다.
위 그림은 파장의 함수로서 파장 영역대별 비시각 생물학적 스펙트럼 감도 곡선과 시각적 감도 곡선을 보여줍니다. 이 두 곡선을 비교함으로써 우리는 빛에 대한 생물학적 민감도가 시각적 민감도와 상당히 다르다는 것을 알 수 있습니다. 시각 감도가 가장 높은 곳은 황록색 파장 영역에 있지만, 비시각 생물학적 감도는 스펙트럼의 파란색 영역에 존재합니다. 따라서 고온의 빛은 저온의 빛보다 “생물학적으로” 더 효과적이라고 볼 수 있습니다. 이 현상은 건강한 조명 설비의 설계와 사양에 중요한 요소가 됩니다. 반대로 우리의 건강에 가장 영향을 많이 미칠 수 있는 빛은 파란색 영역의 빛이라는 의미이기도 합니다.
조명 치료
앞 장에서는 건강한 사람들을 위한 조명의 중요성에 대해 설명했습니다. 이러한 사실을 바탕으로 조명은 때때로 생체시계에 장애가 있는 사람들을 위한 치료법으로 사용될 수 있습니다. 예를 들면, 특정한 형태의 수면 장애, 특히 노인, 계절적 정서 장애, 또는 특정한 형태의 섭식 장애, 탈진, 그리고 알츠하이머 환자에서 자주 발생하는 수면 리듬 문제에 대한 치료법으로 조명이 사용될 수 있습니다.
생체시계의 교란도 우리의 생활방식에 의해 야기될 수 있습니다. 여기서도 적절한 조명을 사용하면 이러한 문제를 최소화할 수 있습니다. 예로는 많은 시간대를 통과하며 일해야 하는 비행기 조종사와 같은 직종 또는 병원의 응급실과 같이 밤낮없이 연속적으로 운영되어야 하는 24시간 교대 근무 직종이 있습니다. 이런 분야에서의 빛 치료 시스템은 앞으로 더욱 중요한 요소가 될 것입니다.
이번 시간에는 빛과 건강에 대해 알아보았습니다. 이 분야는 2000년대 이후 과학계에서 아주 활발한 연구가 이루어지고 있는 분야입니다. 앞으로 더 많은 연구결과들이 나올 것이며 그럴수록 빛이 우리 건강에 미치는 중요도는 더욱 높아질 것입니다. 다음 시간에는 우리의 삶 속에 높은 품질의 빛을 구현하기 위한 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다. 그럼 다음 시간에 뵙겠습니다.
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