“겨울잠을 자는 동물은 몇 달 내내 잠들어 있는 걸까?” 굴속에서 몸을 웅크린 곰을 떠올리면 이런 질문이 생긴다. 하지만 겨울잠을 자는 곰에게도 수면과 각성 상태가 있으며, 작은 동물 중에는 체온을 다시 올린 뒤에 수면이 나타나는 경우도 있다.
혼란을 푸는 열쇠는 두 가지 질문을 나누는 데 있다. “몸이 에너지를 얼마나 쓰고 있는가?”와 “뇌는 어떤 수면 상태에 있는가?”다. 겨울잠을 단순히 긴 낮잠이라고 설명할 수는 없지만, 그렇다고 겨울잠 동안 수면이 일어나지 않는다는 뜻도 아니다. 대사, 체온, 뇌파를 함께 보면 똑같이 ‘가만히 있는 모습’ 안에서 무슨 일이 벌어지는지 알 수 있다.
토퍼란 무엇일까? 평소의 수면과는 무엇이 다를까?
토퍼(torpor)는 동물이 대사를 억제하거나 평소보다 낮은 체온을 유지하는 등 몸의 기능을 조절해 에너지 소비를 줄이는 상태다. 몇 시간 정도 지속된 뒤 다시 활동하며 먹이를 찾는 일일 토퍼도 있고, 며칠에서 몇 주 동안 이어지는 토퍼를 반복하는 겨울잠도 있다. 조류와 포유류를 비교한 Ruf와 Geiser의 연구는 지속 시간과 대사가 감소하는 양상 등을 바탕으로 둘의 차이를 정리했다.[1]
여기서 ‘몇 시간 동안 움직이지 않았는가’만 비교하면 일반적인 수면과 구분하기 어렵다. 수면 연구에서는 뇌파 등을 통해 비렘수면, 렘수면, 각성을 판별한다. 겨울잠 연구에서는 여기에 더해 산소 소비량으로 추정하는 대사율과 체온 변화도 중요하다.
예를 들어 똑같이 몸을 웅크리고 있어도, 체온을 크게 낮추는 작은 동물과 비교적 높은 체온을 유지하는 곰의 몸속에서는 서로 다른 일이 일어난다. 겨울잠을 ‘저전력 모드’라고 부른다면, 눈여겨볼 것은 전원이 켜져 있는지가 아니라 에너지를 쓰는 속도가 어떻게 달라졌는지다. 호흡과 체온 조절을 비롯한 생명 활동은 계속된다.
겨울잠을 자는 도중에 왜 몸을 다시 데울까?
몇 달간의 겨울잠을 하나의 길고 연속적인 토퍼로 생각하면 많은 소형 포유류의 겨울나기를 잘못 이해하게 된다. 낮은 체온으로 지내는 기간 사이사이에 체온을 평소 범위로 되돌리는 시기가 있기 때문이다.[1][2]
스마트폰의 배터리 잔량을 떠올리면 이 행동은 조금 이상해 보인다. 절전 중인데 굳이 에너지 소모가 큰 동작을 끼워 넣는 셈이다. 동물이 체온을 다시 올리는 데는 에너지가 든다. 그런데도 주기적으로 몸을 데우는 이유를 알아보기 위해 수면을 비롯한 여러 생리 기능과의 관계가 연구되고 있다.
다만 ‘잠을 자려고 깨어난다’는 한 가지 이유만으로 모두 설명할 수는 없다. 체온을 다시 올리는 일이 어떤 역할을 하고 얼마나 필요한지는 종과 조건에 따라 계속 연구되고 있다.[1][2] 무조건 많이 아낄수록 좋은 단순한 구조가 아니라는 점도 겨울잠의 흥미로운 부분이다.
곰은 몸을 많이 식히지 않고도 에너지를 아낄 수 있을까?
2011년 아메리카흑곰 연구에서는 겨울잠 동안 대사율이 기초대사율의 약 25%까지 떨어지는 한편, 체온은 며칠 단위의 주기로 30~36℃ 범위에서 조절됐다. 약 25%라는 것은 에너지 소비가 원래의 4분의 1 정도가 됐다는 뜻이다.[6]
이 사례를 보면 ‘체온이 낮아지는 만큼 그에 비례해 에너지를 아낀다’는 생각만으로는 충분하지 않다는 것을 알 수 있다. 연구에서는 체온이 평소 수준으로 돌아온 뒤에도 낮은 대사 상태가 한동안 이어졌으며, 대사 억제의 상당 부분은 체온 저하만으로 설명할 수 없다고 논의했다.[6]
또한 2026년 연구에서는 사육 중인 아메리카흑곰 16마리에게서 수집한 뇌파, 안구 운동, 근육 활동 기록 중 6마리의 기록을 수작업으로 판독한 결과를 참조 기준으로 삼아, 겨울잠 기간과 여름의 수면을 자동으로 분류하는 방법을 검증했다. 겨울잠 중에도 비렘수면, 렘수면, 각성 상태를 구별할 수 있음을 보여 준 연구다.[7]
‘겨울잠인가, 수면인가’라는 양자택일로는 이런 곰의 상태를 설명하기 어렵다. 에너지를 절약하는 몸 안에서 뇌는 수면과 각성을 오간다. 다만 여기서 소개한 수치와 수면의 특징은 해당 종과 연구 조건에서 얻은 결과다. 작은 겨울잠 동물에게도 그대로 적용되는 공통 설정은 아니다.
토퍼가 끝난 뒤 잠을 잔다면, 겨울잠 중에는 수면이 부족한 걸까?
2019년 회색쥐여우원숭이 연구는 이 질문을 생각해 볼 구체적인 사례다. 연구 대상은 사육 중인 수컷 6마리였으며, 주변 온도가 약 25℃인 조건과 10℃인 조건에서 일일 토퍼 중과 그 이후의 뇌파 등을 조사했다.[3]
약 25℃인 조건에서는 토퍼 중에도 비렘수면과 렘수면이 나타났다. 주변 온도가 낮은 조건에서는 체온이 약 21℃ 아래로 내려가자 일반적인 수면을 나타내는 뇌파의 특징이 크게 줄거나 관찰되지 않았다. 약 25℃인 조건에서는 토퍼가 끝난 뒤 비렘수면의 깊이와 관련된 델타파가 증가하는 현상도 관찰됐다.[3]
여기서 알 수 있는 것은 낮은 체온으로 움직이지 않고 보낸 시간을 그대로 ‘잘 잔 시간’에 더할 수는 없다는 점이다. 한편 토퍼 이후의 깊은 수면이 일반적인 수면 부족과 같은 기전으로 생기는지를 두고는 논의가 있으며, Heller와 Ruby의 종설도 다른 해석을 다룬다.[2]
이 소규모 영장류 연구를 ‘겨울잠을 자는 모든 동물은 봄에 수면 부채를 갚는다’는 주장으로 확대하기는 어렵다. 겉으로 보이는 휴식 시간보다 어떤 종에서, 어떤 체온일 때, 어떤 뇌파가 기록됐는지가 중요하다.
사람이 겨울에 졸린 것도 같은 에너지 절약 반응일까?
어두운 아침에 이불 밖으로 나오기 싫을 때 “나도 겨울잠을 자고 싶다”고 말하는 것은 자연스럽다. 하지만 그런 기분을 동물의 토퍼 기전으로 설명할 수는 없다. 사람이 계절에 따라 겪는 몸과 마음의 변화는 사람을 대상으로 한 의료 정보로 확인해야 한다.
미국 국립정신건강연구소(NIMH)는 계절성 정동장애(SAD)를 계절에 따라 반복되는 양상을 보이는 우울증의 한 유형으로 설명한다. 겨울형에서는 과다 수면, 탄수화물에 대한 갈망을 동반한 과식, 체중 증가, 대인 관계에서의 위축 등이 나타날 수 있다. 일조량 변화와 생체 시계, 세로토닌이나 멜라토닌 등의 관련성도 연구되고 있다.[5]
‘겨울에 졸리다’는 증상 하나만으로 SAD라고 판단하거나 몸이 식량 부족에 대비하고 있다고 결론 내릴 수는 없다. 우울한 기분이나 심한 졸음이 계속되고 일, 학업, 일상생활에 지장을 준다면 봄이 오기를 기다리지 말고 의료기관에 상담할 이유가 된다.
상담에 앞서 ‘언제부터 그랬는지’, ‘수면이나 식욕이 어떻게 달라졌는지’, ‘지난해에도 같은 계절에 그랬는지’를 적어 두면 설명하기 쉽다. 예를 들어 “추워서 그런지 왠지 힘들다”보다 “가을부터 아침에 일어나기 어려워졌고, 지각이 늘었으며, 좋아하던 일도 즐겁지 않다”고 구체적으로 말할 수 있다. 이는 진단용 체크리스트가 아니라 자신이 겪는 어려움을 전하기 위한 정리다.
SAD에는 광선치료, 심리치료, 약물치료 등이 있으며, 증상과 건강 상태에 맞는 선택을 의료진과 상의할 수 있다.[5] 동물에 빗대어 생각하는 것이 자신을 탓하는 마음을 덜어 줄 수는 있어도, 필요한 돌봄을 미루는 이유가 되지는 않았으면 한다.
인공 겨울잠 연구는 어디까지 왔을까?
필요할 때 저대사 상태를 만들 수 있다면 의료나 장기간의 우주 비행에 도움이 될지도 모른다. 이런 발상에서 동물에게 토퍼와 비슷한 상태를 유도하는 연구가 진행되고 있다.
2023년 Yang 등의 연구에서는 시상하부의 시각앞구역에 초음파 자극을 가해 생쥐의 체온과 대사를 낮췄다. 측정한 체온에 맞춰 자극을 조절하자 토퍼 유사 상태를 24시간 넘게 유지할 수 있었다. 평소 토퍼를 보이지 않는 랫드(rat)에서도 체온 저하가 보고됐다.[4]
이 성과는 대사를 조절하는 신경 기전과 제어 방법을 알아보는 동물실험이다. 사람이 안전하게 몇 달씩 잠들 수 있는 장치가 완성됐다는 뜻은 아니다. 몸을 식히는 것과 동물이 몸의 기능을 조절해 들어가는 토퍼도 같지 않으며, 사람이 직접 따라 해 볼 방법으로 받아들여서도 안 된다.
‘몇 달을 잤을까’에서 한 걸음 더 나아가기
겨울잠을 자는 동물을 볼 때는 세 가지 질문을 함께 던지면 이해하기 쉽다. “에너지 소비는 얼마나 줄었을까?”, “체온은 어떻게 변해 왔을까?”, “뇌에서는 수면이나 각성의 특징이 나타날까?”다.
곰은 비교적 높은 체온을 유지하면서도 대사를 크게 낮추고, 작은 동물은 깊은 토퍼와 체온 회복을 반복하기도 한다. 같은 겨울잠이라는 말 안에서도 수면이 나타나는 양상에는 차이가 있다. 굴속에서 움직이지 않는 모습이 몸속까지 멈춰 있다는 뜻은 아니다.
‘저전력 모드’라는 비유는 에너지 소비를 줄여 계절을 나는 방식을 상상하는 출발점이 된다. 여기서 더 나아가 몸의 에너지 소비와 뇌의 수면을 나누어 보면 겨울잠은 훨씬 흥미로워진다. 사람이 겨울에 겪는 어려움은 비유만으로 정리하지 말고, 생활에 어떤 변화가 생겼는지 구체적으로 살펴보자.
참고 자료 (7건)
[1] Ruf & Geiser（2015）, Daily torpor and hibernation in birds and mammals. 일일 토퍼와 겨울잠을 비교한 종설. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12137
[2] Heller & Ruby（2004）, Sleep and Circadian Rhythms in Mammalian Torpor. 수면과 토퍼의 관계를 다룬 종설. https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev.physiol.66.032102.115313
[3] Royo et al.（2019）, Daily Torpor and Sleep in a Non-human Primate, the Gray Mouse Lemur (Microcebus murinus). 사육 동물을 대상으로 한 소규모 연구. https://www.frontiersin.org/journals/neuroanatomy/articles/10.3389/fnana.2019.00087/full
[4] Yang et al.（2023）, Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound. 설치류 중재 연구. https://www.nature.com/articles/s42255-023-00804-z
[5] NIMH, Seasonal Affective Disorder. 계절성 정동장애에 관한 공식 의료 정보. https://www.nimh.nih.gov/health/publications/seasonal-affective-disorder
[6] Tøien et al.（2011）, Hibernation in black bears: independence of metabolic suppression from body temperature. 아메리카흑곰을 대상으로 한 원저 연구. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21330544/
[7] Tøien et al.（2026）, Automated sleep scoring in hibernating and non-hibernating American black bears. 수면 분류법을 검증한 원저 연구. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0352640
