Nature exposure induces analgesic effects by acting on nociception-related neural processing (2025)

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56870-2

 

해당 논문은 자연 환경이 통증 완화에 미치는 영향을 신경학적 관점에서 분석한 연구이다. 기존 연구들은 자연이 통증 완화에 도움이 된다고 보고했지만, 이 효과가 단순히 기분 전환이나 주관적 기대감에서 비롯된 것인지, 아니면 실제 신경학적 기전을 통해 이루어지는 것인지는 명확하지 않았다. 본 연구는 뇌의 통증 처리 메커니즘을 분석하여 자연 환경이 실제로 신경학적 변화를 유도해 통증을 완화하는지 여부를 규명했다.

 

연구 배경

• 과거 연구들은 자연 환경이 스트레스 완화, 기분 개선, 정신적 피로 회복에 긍정적 영향을 준다고 보고했다.
• 일부 연구에서는 자연 환경이 수술 후 통증 감소, 불쾌감 완화, 약물 사용 감소에 도움이 된다고 밝혔으나, 이러한 연구들은 주로 참가자들의 자가 보고(self-report)에 의존했기 때문에 기대 효과(expectation effect)나 플라시보 효과의 가능성을 배제하기 어려웠다.
• 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 fMRI(기능적 자기공명영상) 기법을 통해 통증 관련 신경 활성 패턴을 분석함으로써, 자연 환경의 통증 완화 효과가 신경학적으로도 입증될 수 있는지를 확인하고자 했다.

 

연구 방법

• 참가자

  • 참가자 수: 건강한 성인 49명

  • 성별 구성: 남성 25명, 여성 24명

  • 연령: 평균 25.24세 (20~35세)

  • 참가자들은 모두 신경 영상 연구의 표준 기준에 부합하는 건강한 성인이었다.

• 실험 설계

  • 참가자는 3가지 환경(자연 환경, 도시 환경, 실내 환경) 각각에 노출되며, 각 환경에서는 통증 자극(전기 충격)이 함께 제공되었다.

  • 자연 환경: 나무, 호수, 새 소리 등 자연적 요소가 포함된 가상 환경

  • 도시 환경: 도로, 건물, 교통 소음 등 인간 활동이 포함된 가상 환경

  • 실내 환경: 책상, 사무용품, 컴퓨터 소리 등 실내 요소가 포함된 가상 환경

  • 각 환경은 시각적 자극뿐만 아니라 환경에 맞는 음향 효과가 함께 제공되어 몰입도를 높였다.

• 통증 자극

  • 전기 자극은 참가자 왼손의 등 부분에 전달되었다.

  • 통증 강도 조절: 각 참가자가 "매우 아프지만 참을 수 있는 수준"으로 전기 충격 강도를 개별 설정했다.

  • 각 세션에서는 참가자가 사전에 설정한 강도의 전기 충격이 16회(강한 통증)와 16회(약한 통증)로 구성되었다.

• 측정 항목

  • 자가 보고(Self-report): 참가자는 각 자극 후에 다음 2가지 측면을 0~8점 척도로 평가했다.

    • 통증 강도(Intensity): 감각적으로 느껴지는 통증의 강도

    • 불쾌감(Unpleasantness): 통증으로 인해 느끼는 정서적 불쾌감

  • 신경 영상 분석(fMRI): 참가자의 뇌에서 통증과 관련된 두 가지 대표 신경 신호를 분석했다.

    • NPS (Neurologic Pain Signature): 통증의 감각적 강도와 위치 등 하위 수준 통증 처리와 관련된 신호

    • SIIPS1 (Stimulus Intensity Independent Pain Signature-1): 통증의 정서적, 인지적 반응과 관련된 상위 수준 통증 처리 신호

 

연구 결과

1. 자가 보고된 통증 감소

• 자연 환경에서는 도시 환경이나 실내 환경보다 통증 강도와 불쾌감이 모두 유의하게 감소했다.

• 특히, 불쾌감의 감소폭이 통증 강도보다 더 컸다.
• 도시 환경과 실내 환경에서는 통증 강도와 불쾌감에 유의한 차이가 나타나지 않았다.

2. 신경 신호 변화

• NPS (Neurologic Pain Signature)

  • 자연 환경에서 NPS 활성 감소가 유의하게 나타났다.
  • NPS는 통증의 강도와 위치를 인식하는 신호로, 이는 자연 환경이 실제 통증 처리 경로에 영향을 주어 통증을 완화했음을 시사한다.
  • 반면, 도시 환경과 실내 환경에서는 NPS 신호에 유의한 변화가 나타나지 않았다.

• SIIPS1 (Stimulus Intensity Independent Pain Signature-1)

  • SIIPS1에서는 환경에 따른 유의한 차이가 나타나지 않았다.
  • SIIPS1은 통증의 정서적·인지적 측면과 관련된 신호이므로, 자연 환경이 주로 감각적 통증 처리에 더 강한 영향을 미쳤다는 점이 강조된다.

3. 특정 뇌 영역의 활성 감소

자연 환경에서는 통증과 관련된 특정 뇌 영역의 활성이 유의하게 감소했다.

• 시상(thalamus): 통증 신호 전달의 핵심 경로
• 제2차 체성감각 피질(S2): 통증의 위치와 강도를 인식하는 영역
• 후측 섬피질(pINS): 통증의 초기 신호를 처리하는 영역

이들 영역은 통증의 감각적 측면과 관련이 깊으며, 이는 자연 환경이 주로 신체적 통증 처리에 영향을 미쳤다는 점을 보여준다.

4. 주의 분산 효과

• 참가자들은 자연 환경이 통증을 덜 느끼도록 하는 데 도움이 되었다고 보고했다.

• 이는 자연 환경이 주의를 분산시키는 효과를 통해 통증 완화에 기여했을 가능성을 시사한다.

 

 

자연 환경의 통증 완화 효과: 자가 보고 및 신경학적 변화 비교

1. 통증 강도 및 불쾌감

• 자연 환경에서는 도시 환경 및 실내 환경보다 통증 강도와 불쾌감이 모두 유의하게 감소했다.

• 특히 불쾌감 감소 효과가 더욱 두드러지며, 이는 자연 환경이 단순히 신체적 통증 완화뿐만 아니라 정서적 측면에서도 긍정적 영향을 미친다는 것을 시사한다.

2. NPS (Neurologic Pain Signature) 활성

• NPS는 통증의 강도와 위치와 같은 감각적 통증 처리를 반영하는 신경 신호다.
• 자연 환경에서는 도시 환경 및 실내 환경보다 NPS가 유의하게 감소했다.
• 이는 자연 환경이 신경학적으로 통증 신호 자체를 억제하는 효과가 있다는 것을 의미한다.

3. SIIPS1 (Stimulus Intensity Independent Pain Signature-1) 활성

• SIIPS1는 통증의 정서적·인지적 처리와 관련된 신경 신호다.
• SIIPS1에서는 환경에 따른 유의한 차이가 나타나지 않았다.
• 이는 자연 환경의 통증 완화 효과가 주로 감각적 신경 경로(NPS)를 통해 이루어졌으며, 정서적·인지적 반응(SIIPS1)에는 크게 영향을 미치지 않았다는 점을 시사한다.

4. 종합적 해석

• 자연 환경은 참가자들이 자가 보고한 통증 강도와 불쾌감을 유의하게 감소시켰으며, 이는 신경학적 변화인 NPS 감소를 통해 통증이 완화되었음을 시사한다.
• SIIPS1에 유의한 변화가 나타나지 않았다는 점은 자연 환경이 통증을 줄이는 과정이 단순한 기분 전환이나 기대 효과가 아니라, 실제로 신경학적 수준에서 감각적 통증 신호가 억제된 결과라는 점을 강조한다.

 

연구 결론

연구 결과에 따르면, 자연 환경은 통증의 감각적 측면을 처리하는 신경 경로에 영향을 주어 통증 강도를 감소시키는 것으로 나타났다. 이는 단순한 기분 전환이나 심리적 기대 효과가 아니라, 신경학적으로 통증 신호가 억제된 결과라는 점에서 중요한 의미를 가진다. 이러한 결과는 자연 환경이 비약물적 통증 완화 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하며, 병원 환경이나 심리 치료에서 자연 경관이나 자연 소리를 적극적으로 도입하는 방안이 유용할 수 있음을 시사한다