항공우주의학회지 제19권 제3호 □ 종 설 □ The KJAsEM Vol.19(3), July, 2010
87
멀미
정 성 해 충남대학교병원 신경과
Motion Sickness
Seong-Hae Jeong, M.D.
Department of Neurology, Chungnam National University Hospital, Daejeon, Korea
Motion sickness refers to the normal universal physiological response to unusual perception of motion, whether real or apparent (e.g., cars, boats, planes, tilting trains, funfair rides, space, and virtual reality).
A functional vestibular system is a pre-requisite for motion sickness to occur. Currently, motion sickness is thought to arise from conflicting information processed within a multimodal sensory system whose function is to determine the individual’s motion relative to his/her environment. This has been termed the
“neural mismatch theory”. Space sickness is a specific form of motion sickness when movements are made during exposure to unusual force backgrounds both higher and lower in magnitude that 1 g earth gravity. The key factor in eliciting space motion sickness appears to be head movements, especially head movements in pitch and roll. At present, there are no adequate predictors of susceptibility/severity of space motion sickness. Besides, there are no indicators of ability to adapt to provocative motion en- vironments which may be more important than susceptibility given that 70% astronauts and cosmonauts experience some degree of space motion sickness.
Key words: Motion sickness, Space sickness
접수: 2010년 2월 15일, 심사완료일: 2010년 7월 14일 교신저자: 정성해
우 301-721 대전시 중구 문화로 33 충남대학교병원 신경과
Tel: 042-280-7934, Fax: 042-252-8654 E-mail: [email protected]
I. 서 론
자동차, 선박, 비행기, 우주선 등의 운송수단을 이용하거 나, 시뮬레이션, 컴퓨터 등의 시각 자극에 의해서 어지럼이 나 구토, 메스꺼움 등을 경험하게 되는데 이를 멀미라 한다.
본 고에서는 현재까지 알려진 멀미의 기전, 우주 멀미, 사이 버 멀미, 편두통과 멀미의 관련성에 대해 논하고자 한다.
II. 멀미의 기전
우리는 일상생활을 하면서 체성감각계, 시각계, 전정계 등을 통해 여러 감각 정보를 받는다. 이 감각 정보들이 상충 되거나 기존의 개체 경험에 맞지 않는 경우 어지럼, 구토, 메스꺼움, 졸리움 등의 멀미증상을 경험하게 된다. 이를 감 각충돌론(sensory conflict theory)이라고 하며 현재까지 멀미 의 기전을 설명하는 가장 타당성 있는 이론으로 받아들여 지고 있다[1-3]. 해부학적으로 이러한 상충되는 신호들이 전정신경핵으로 연결되고, 이는 다시 고립로핵, 등쪽운동미 주신경핵, 모호핵, 등외쪽연수그물형체, 큰솔기핵, 측연수 피개, 팔곁핵 등을 거쳐 변연계피질, 뇌섬엽, 시상하부, 중 심편도핵 등의 자율신경중추로 전달된다고 알려져 있다.
감각충돌론이 멀미의 많은 부분을 설명할 수 있으나, 시자 극 단독으로 발생하는 멀미, 느린 주파수의 수직운동이 특 히 멀미를 잘 유발하는 현상, 상충되는 감각계의 정보들이 중추신경계에서 어떤 변화를 일으켜 멀미를 유발하는지에
88 정성해
대해서는 잘 알려지지 않은 상태이다. 다양한 감각계의 정 보들이 멀미의 발생에 일정한 역할을 함에도 불구하고, 멀 미의 발생에서 결정적인 역할을 하는 것은 전정계로 생각 된다. 그 이유는 양측 전정신경 절제술을 받은 동물이나, 완 전한 양측성 전정신경병증 환자에서는 멀미가 생기지 않기 때문이다[2].
III. 우주멀미(Space Sickness)
우주 셔틀 프로그램에 처음으로 참여하는 우주비행사들 의 약 70%에서 멀미를 경험하는 것으로 보고되었다[4]. 초 기에 무중력상태에 적응할 때 가장 심하고, 이후 지구에 착 륙하여 중력에 적응하는 과정에서 다시 발생할 수 있다. 증 상은 자려고 하는 경향부터, 오심, 구토까지 다양하다. 멀미 를 약하게 유발하는 자극에 장기간 노출된 경우 기면, 피로, 기분과 성격변화, 동기결여 등의 증상이 나타나게 되는데 이를 “sopite syndrome”이라고 한다[5]. 우주멀미증상은 무중 력상태에 노출되고 나서 처음 몇 시간 안에 발생하기 시작 하여 72∼96시간 후엔 대부분의 우주비행사들이 적응하여 자유롭게 이동할 수 있게 된다[6]. 일반적으로 멀미와 함께 동반되는 증상은 오심, 구토, 창백한 얼굴, 식은땀 등이다.
우주멀미에서는 창백한 얼굴은 잘 관찰되지 않는 경향이 있는데 무중력상태로 인해 유체정역학적 경도(hydrostatic gra- dient)가 없어 혈액과 림프액이 신체의 위쪽으로 재배치되면 서 안면 정맥이 지속적으로 팽창되어 있기 때문이다[7]. 또 한 폐혈액양의 증가로 폐의 활력 용적(vital capacity)의 감소 [8,9], 얼굴 부종이 야기되며 경동맥와 대동맥 압수용체의 활성도 증가로 인해 체내의 혈액양이 많은 것으로 오인된 다. 이로 인해 비행 이후 정수압이 재배치되면서, 혈액양의 감소로 미주신경성 실신을 경험할 수도 있다[9]. 이러한 정 수압의 소실로 미로에서 림프내압과 림프외압의 상대적인 균형에 영향을 미쳐 림프내수종과 같은 상태로 메니에르병 이나 두개내압의 증가를 가져와 멀미를 유발한다고 생각할 수 있다[10]. 그러나, 이후의 지상에서의 연구나 비행 중의 관찰결과를 종합해 볼 때 우주멀미에 있어 체액이동이 중 요한 인자는 아닌 것으로 생각되고 있다.
우주비행사들은 머리가 움직일 때마다 멀미가 심해진다 고 이야기한다[6,11]. 특히 pitch 위치로 움직일 때 멀미가 가 장 심하고, yaw plane이 가장 덜한 것으로 알려져 있다[6,12].
또한, 무중력 상태에서는 속도저장기능도 영향을 받게 되 는데, 초기에는 속도저장기전이 거의 없어진다. 이로 인해 우주인들이 무중력상태에서 멀미나 방향의 혼동 없이 초기 적응이 가능하다고 할 수 있으나, 시각계에 대한 의존성은 더욱 커져, 시착각(visual reorientation illusion)을 일으키게 된 다. 우주멀미에 관련된 분류계획과 실험을 고안하는데 있
어 감각상충론(sensory conflict hypothesis)이 가장 유용한 이론 이다. 이를 이용하여 우주멀미 증상을 유발하는 상황을 설 정하여, 그 원인을 분석하는데 이용하고 있는데 무중력비 행이 우주비행 조건을 알아보는데 있어 유일하게 도움이 되는 설정이라고 할 수 있다. 즉 체계적인 조절 조건을 형성 하도록 가중력상태와 무중력상태에 번갈아 노출되게 하는 것이다.
우주비행에서 중요한 것은 멀미의 취약성보다 이를 극 복하고 훈련을 통해 장기간 우주비행에 적합하도록 적응 할 수 있는 사람인지 예측하는 것이다. 그러나, 현재로선 우주멀미에 얼마나 민감하고 취약한지 미리 예상할 수 있 는 정확한 방법은 없다. 이전에 멀미가 심했던 사람, 가족력 이 있는 사람, 서구인보다 아시아인이 더 멀미에 취약한 것 같다는 일부 보고가 있을 뿐이다. 우주 멀미의 예방과 치료 에 대해 가장 유용한 방법은 promethazine 주사로 알려져 있 다[13].
IV. 사이버멀미(Cybersickness)
컴퓨터 등 영상 매체 등을 이용하면서 어지럼, 두통, 메 스꺼움 등의 증상을 호소하는 경우 이를 사이버멀미(cyber- sickness)라 한다. 최근 오락과 여가를 위한 영상 매체 이용뿐 아니라 시뮬레이션을 이용한 운전연습, 기계조직, 치료 등 가상 현실(virtual reality)을 이용한 영역의 확대화에 따라 사 이버멀미가 문제가 되고 있다[14]. 한 연구에 따르면 가상 현실에 노출된 후 약 10분 안에 참가자의 80%가 멀미증상 을 호소하는 것으로 나타났다. 전정기관은 고정된 신체를, 눈을 통하여는 지속적으로 움직이는 신체를 느끼게 되므로 이들 사이에 상충이 일어나 멀미 증상을 경험하게 된다고 할 수 있다[15]. 사이버멀미는 가상현실에서 멀미증상을 경 험하는 경우로 정의하며, 이는 운송수단을 이용하면서 경 험하게 되는 고전적 의미에서의 차멀미와 구분되는 점이 있다. 첫째, 사이버멀미는 오직 시각자극에 의해서만 유발 되므로, 가상현실에서는 눈을 감게 되면, 멀미증상을 경험 하지 않게 되나, 차멀미는 눈을 감아도 여전히 지속된다. 둘 째, 오심, 구토, 졸리움 등이 흔히 관찰되는 증상이나, 창백, 식은땀, 침분비, 무감동, 두통, 소화불량, 혼미, 자세불안, 노 출 후의 잔존증상은 차멀미에 비해 사이버멀미에서 더욱 심한 것으로 알려져 있다. 셋째, 멀미에 이환될 때까지 걸리 는 시간은 차멀미에 비해 사이버멀미에서 더 짧은 경향을 보인다[16].
반복적으로 가상현실에 노출 시 적응된다는 보고가 있으 며 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
멀미 89
V. 편두통에서의 멀미
말초전정기관으로부터 입력되는 신호를 중추로 전달하 는 과정에서 속도가 저장된다는 이론이 속도저장기전이 다[17]. 지속적인 회전자극의 감지에 미약한 말초전정기관 의 기능을 보완하고, 회전하다가 멈출 때 말초전정기관의 흥분을 감소시키는데 관여할 것으로 생각되고 있다. 속도 저장기전에 관여하는 구조물로는 전정신경핵, 전설하신경 핵, 교차섬유, 소뇌타래핵, 소절, 소뇌목젖 등이 있으며, 특 히 이중 소절과 소뇌목젖은 속도전장기전을 억제하는 것으 로 알려져 있다[18]. 속도저장기전은 말초성 전정신호의 증 폭 및 연장에 관여하므로, 속도저장의 기능 이상이 멀미 발 생에 관여하리라는 것은 예상할 수 있으며, 이러한 점은 멀 미군에서 전정안반사의 시간상수가 정상군에 비해 연장되 어 있다는 연구 결과로 뒷받침된다[19,20]. 멀미 환자들의 경우 자신이나 주위환경에 매우 민감하게 반응하며, 편두 통 환자들의 경우 긴장형 두통 환자나 일반인에 비해 주기 성 현훈이나 멀미의 유병률이 높다는 것은 비교적 잘 알려 진 사실이다[21-23]. 일부 편두통성 현훈 환자의 경우 온도 안진검사에서 과도하게 증가된 안진 반응, 시각자극에 대 해 증가된 체위 반응(postural response) 등을 보이며[22,24], 멀미가 심한 사람들의 경우 회전의자로 검사한 전정안반사 의 시간상수가 증가되어 있다는 보고는 멀미 환자에서 외 부 자극에 대한 전정기관의 반응이 증가되어 있을 가능성 을 시사한다[20]. 그러나, 편두통 환자에서 멀미와 어지럼의 유무에 따른 전정기능의 체계적인 연구는 없다. 이에 최근 분당서울대병원에 내원한 131명의 편두통환자를 어지럼에 따라 각각 편두통성 현훈(65명, migrainous vertigo), 편두통성 어지럼(41명, migrainous dizziness), 편두통만 있는 군(25명, migraine only)[25]으로 나누어 이들의 멀미 정도와 회전의자 검사를 통한 전정안반사의 시간상수와 고개숙임억제율을 측정하였다. 환자의 멀미의 정도는 motion sickness suscepti- bility questionnaire (MSSQ) and subjective scale를 이용하여 평 가하였다[26]. 이 결과에 따르면 동반된 현훈이 심할수록 즉, 편두통성 현훈(migrainous vertigo), 편두통성 어지럼(mig- rainous dizziness), 편두통만 있는 군(migraine only), 정상군 순 으로 MSSQ 점수과 subjective scale이 높게 나타났다 (P=
0.002, P＜0.001). 또한 현훈/어지럼이 동반된 군에서 전정안 반사의 시간상수와 고개숙임억제율도 더 크게 나타났다.
따라서, 이들에서 시간상수가 증가한 것은 소뇌소절과 목 젖의 이상이 아니라 이들 편두통환자에서 항진된 전정계의 기능을 억제하기 위해 소뇌의 기능이 항진되는 쪽으로 적 응한 결과라고 생각할 수 있다. 또한, 증가된 전정안반사 시 간상수에 가장 관련있는 원인인자 분석을 위해 편두통, 현 훈, 멀미, 나이, 성별의 각 변수를 고려하여 다항로지스틱회 귀분석을 시행하였을 때 멀미가 연관 있는 인자로 나타났
다[27].
VI. 결 론
지금까지 알려진 멀미의 기전, 우주 멀미, 사이버 멀미, 편두통과 멀미의 관련성에 대해 소개하였다. 고래로 많은 사람들이 멀미로 고통을 받아 왔으나 아직 정확한 기전과 치료 및 예방에 대해 잘 알려져 있고, 현재 연구가 진행 중 이다. 특히 우주멀미 이외에 항공의학과 관련된 비행멀미 (airsickness), 비행시뮬레이터병(flight-stimulated sickness) 등에 대한 보다 체계적인 연구와 이해가 필요하다.
참고문헌
1. Money KE. Motion sickness. Physiol Rev 1970;50:1-39.
2. Reason JT and Brand JJ. Motion sickness. London; New York:
Academic Press, 1975.
3. Oman CM. A heuristic mathematical model for the dynamics of sensory conflict and motion sickness. Acta Otolaryngol Suppl 1982;392:1-44.
4. Davis JR, Vanderploeg JM, Santy PA, Jennings RT and Stewart DF. Space motion sickness during 24 flights of the space shuttle.
Aviat Space Environ Med 1988;59:1185-1189.
5. Graybiel A and Knepton J. Sopite syndrome: a sometimes sole manifestation of motion sickness. Aviat Space Environ Med 1976;47:
873-882.
6. Thornton WE, Moore TP and Pool SL. Fluid shifts in weight- lessness. Aviat Space Environ Med 1987;58:A86-90.
7. Graybiel A. Structural elements in the concept of motion sickness. Aerosp Med 1969;40:351-367.
8. Moore TP and Thornton WE. Space shuttle inflight and postflight fluid shifts measured by leg volume changes. Aviat Space Environ Med 1987;58:A91-96.
9. Noskov VB and Grigoriev AI. Diuretic as a means for rapid adaptation to weightlessness. Acta Astronaut 1994;32:841-843.
10. Parker DE, Tjernstrom O, Ivarsson A, Gulledge WL and Poston RL. Physiological and behavioral effects of tilt-induced body fluid shifts. Aviat Space Environ Med 1983;54:402-409.
11. Graybiel A. Space motion sickness: Skylab revisited. Aviat Space Environ Med 1980;51:814-822.
12. Thornton WE, Moore TP, Pool SL and Vanderploeg J.
Clinical characterization and etiology of space motion sickness. Aviat Space Environ Med 1987;58:A1-8.
13. Lackner JR and Dizio P. Space motion sickness. Exp Brain Res 2006;175:377-399.
14. Cobb SV and Nichols SC. Static posture tests for the assessment of postural instability after virtual environment use. Brain Res Bull 1998;
47:459-464.
15. Cobb SV, Nichols S, Ramsey A and Wilson JR. Virtual Reality-Induced Symptoms and Effects (VRISE). Presence 1999;8:169- 186.
90 정성해
16. Cobb SV. Measurement of postural stability before and after immersion in a virtual environment. Appl Ergon 1999;30:47-57.
17. Cohen B, Dai M and Raphan T. The critical role of velocity storage in production of motion sickness. Ann N Y Acad Sci 2003;1004:
359-376.
18. Waespe W, Cohen B and Raphan T. Dynamic modification of the vestibulo-ocular reflex by the nodulus and uvula. Science 1985;228:
199-202.
19. Gordon CR, Spitzer O, Doweck I, Shupak A and Gadoth N.
The vestibulo-ocular reflex and seasickness susceptibility. J Vestib Res 1996;6:229-233.
20. Hoffer ME, Gottshall K, Kopke RD, Weisskopf P, Moore R, Allen AL, et al. Vestibular testing abnormalities in individuals with motion sickness. Otol Neurotol 2003;24:633-636.
21. Kayan A and Hood JD. Neuro-otological manifestations of migraine.
Brain 1984;107(Pt 4):1123-1142.
22. Kuritzky A, Ziegler DK and Hassanein R. Vertigo, motion
sickness and migraine. Headache 1981;21:227-231.
23. Barabas G, Matthews WS, and Ferrari M. Childhood migraine and motion sickness. Pediatrics 1983;72:188-190.
24. Ishizaki K, Mori N, Takeshima T, Fukuhara Y, Ijiri T, Kusumi M, et al. Static stabilometry in patients with migraine and tension-type headache during a headache-free period. Psychiatry Clin Neurosci 2002;56:85-90.
25. Neuhauser H, Leopold M, von Brevern M, Arnold G and Lempert T. The interrelations of migraine, vertigo, and migrainous vertigo. Neurology 2001;56:436-441.
26. Golding JF. Motion sickness susceptibility questionnaire revised and its relationship to other forms of sickness. Brain Res Bull 1998;47:507- 516.
27. Jeong SH, Oh SY, Kim HJ, Koo JW and Kim JS. Vestibular dysfunction in migraine: effects of associated vertigo and motion sickness.
J Neurol 2009;257:905-912.
