Behavioral, neurobiological, and physiological effects of music exposure in murine models: A systematic review

기술 요약: 설치류 모델에서의 음악 노출에 따른 행동적, 신경생물학적 및 생리학적 효과

문제 제기
음악이 인간의 인지, 정서 및 생리학적 과정에 미치는 영향은 잘 입증되어 있으나, 설치류 모델(쥐와 생쥐)에서의 생물학적 효과는 여전히 불완전하게 규명되어 있다. 기존 문헌은 파편화되어 있으며, 행동이나 신경생물학 등 고립된 영역에만 집중하는 경우가 많아 통합적인 관점이 결여되어 있다. 또한, 실험 설계(장르, 강도, 지속 시간), 사육 환경, 결과 측정 지표 등의 변이로 인한 상당한 방법론적 이질성(heterogeneity)은 연구 간 비교를 어렵게 하고 재현성을 제한한다. 따라서 음악을 비약물적 중재로서 명확히 하기 위해 행동, 신경생물학, 생리학적 수준의 증거를 통합하여 체계적으로 평가할 필요가 있다.

연구 방법
본 연구는 PRISMA 2020 가이드라인에 따라 수행된 체계적 문헌 고찰이다.

• 검색 전략: 2026년 1월 7일, PubMed, WILEY Online Library, Cochrane, Google Scholar를 대상으로 2000년 1월 1일부터 2025년 12월 31일까지의 출판물을 대상으로 포괄적인 문헌 검색을 수행하였다. 검색어는 "music"과 "rats", "rodents", "mouse", 또는 "mice"를 조합하였다.
• 선정 기준: 초기 276개의 출판물 중 65개의 연구가 선정 기준을 충족하였다. 주요 기준은 다음과 같다: (1) 설치류 모델을 이용한 실험 설계(무작위 또는 준실험적 설계); (2) 대조군(예: 침묵, 백색 소음)과 비교하여 음악 노출을 유일한 자극으로 사용함; (3) 행동, 신경생물학 또는 생리학적 결과를 주요 초점으로 함; (4) 영어로 작성되었으며 전문 이용이 가능함. 복합 중재(예: 음악과 약물 병용)를 포함하거나 구체적인 실험 설계가 결여된 연구는 제외되었다.
• 품질 평가: 두 명의 검토자가 SYRCLE의 위험 편향 도구(Risk of Bias Tool)를 사용하여 방법론적 품질을 독립적으로 평가하였다. 높은 위험 편향을 보인 7개의 연구는 제외되었다.
• 데이터 합성: 실험 장치, 결과 측정 지표 및 보고 방식의 불일치로 인한 상당한 이질성 때문에 메타 분석은 실행 불가능하다고 판단하였다. 대신, 결과를 행동, 신경생물학, 생리학, 면역학 및 미생물군집 영역으로 분류하여 질적 합성을 수행하였다.

주요 기여
본 리뷰는 설치류 모델에서의 음악 노출과 관련하여 여러 생물학적 시스템(행동, 신경생물학, 생리학, 면역학)을 아우르는 최초의 체계적 증거 통합이다.

• 영역의 통합: 단일 영역에 집중했던 기존 리뷰들과 달리, 본 연구는 청각 자극과 학습, 뇌 구조, 스트레스 호르몬 및 면역 기능 변화 사이의 연관성을 제시하며 다중 시스템적 관점을 제공한다.
• 방법론적 비판: 본 리뷰는 음악적 매개변수(템포, 음높이, 강도) 및 실험 프로토콜에 대한 표준화된 보고의 부재와 같은 이질성의 원인을 체계적으로 식별하였으며, 이는 특정 음향 요소가 생물학적 효과를 유도하는 과정을 규명하는 데 현재 걸림돌이 되고 있다.
• 공백 식별: 저자들은 분자 및 전사체 분석에 관한 문헌의 상당한 공백을 강조하며, 유전자 또는 단백질 발현을 조사한 연구는 극소수에 불과하고 포괄적인 전사체 분석을 수행한 연구는 없음을 지적하였다.

결과
65개 연구에 대한 분석 결과, 음악 노출은 설치류 모델에 다각적인 영향을 미치며, 자극의 특성과 실험 설계에 따라 결과가 달라지지만 대체로 유익한 것으로 나타났다.

• 행동적 효과: 42개 연구가 행동적 결과를 보고하였다. 음악 노출은 학습 능력 향상(특히 모리스 수중 미로와 같은 공간 작업에서), 불안 및 우울 유사 행동 감소, 사회성 증가, 기억력 개선과 관련이 있었다. 클래식 음악, 특히 모차르트의 소나타 K.448이 가장 빈번하게 사용된 자극이었으며 종종 일관된 긍ativ적 효과를 보였으나, 록이나 헤비메탈에서도 이점이 발견된 연구가 있었다.
• 신경생물학적 효과: 40개 연구가 뇌 구조와 기능을 조사하였다. 주요 결과는 다음과 같다:
  • 신경 발생 및 가소성: 해마 및 피질 영역에서 BrdU 양성 세포의 증식 증가, 해마 및 전전두엽 피질에서 뇌유래신경영양인자(BDNF)의 상향 조절.
  • 시냅스 연결성: 청각 피질에서 NMDA 수용체 NR2B 및 GluR2 하위 단위의 발현 증가, 이는 시냅스 가소성 개선을 시사한다.
  • 신경전달물질: 도파민 수치와 관련하여 혼재된 결과가 나타났는데, 일부 연구는 측좌핵과 전전두엽 피질에서 증가를 보인 반면, 다른 연구에서는 변화를 발견하지 못했다.
• 생리학적 효과: 19개 연구가 생리학적 매개변수를 평가하였다. 음악 노출은 일반적으로 심박수와 혈압 감소와 상관관계가 있었으며, 이는 부교감 신경 활동으로의 전환을 시사한다. 코르티코스테론 수치를 측정한 5개 연구 중 4개 연구에서 유의미한 감소가 보고되어 스트레스 완화를 나타냈다. 또한, 음악 노출은 대부분의 연구에서 체중 증가와 관련이 있었다.
• 면역학적 효과: 14개 연구가 면역력을 조사하였다. 음악 노출은 림프구 및 자연 살해(NK) 세포의 증식 증가, 종양 부피 및 전이 감소, 동종 이식 생존 기간 연장과 관련이 있었다. 한국의 북 음악(Korean Buk music) 및 공톤 음악(Gong-tone music)과 같은 특정 장르는 사이토카인 생성 및 히스타민 방출 감소를 포함한 면역 조절 효과를 보였다.
• 미생물군집: 4개 연구의 신흥 증거는 구조화된 청각 자극이 뇌-장 축을 통해 장내 미생물군집 구성(예: Lactobacillus 증가)을 조절할 수 있는 반면, 무질서한 소음은 미생물 불균형(dysbiosis)을 촉진할 수 있음을 시사한다.

의의 및 주장
저자들은 본 리뷰가 음악이 설치류 모델에서 생물학적으로 활성화된 환경 자극이며 치료적 잠재력을 가지고 있음을 보여주는 응집력 있는 틀을 제공한다고 주장한다. 연구 결과는 음악이 전전두엽 피질-해마-편도체 회로, 신경 면역 신호 전달, 그리고 장-뇌 축을 포함한 상호 연결된 경로를 통해 신경 발달, 신경 가소성 및 전신 생리학적 조절을 조절한다는 가설을 뒷받침한다.

본 논문은 이러한 동물 실험 결과가 인간 연구와 매우 일치하며, 신경학적, 정신의학적 및 스트레스 관련 질환 치료를 위한 음악의 생물학적 타당성과 번역 가능성을 강화한다고 주장한다. 그러나 저자들은 임상 적용에 대해서는 신중한 태도를 유지하며, 현재의 증거가 방법론적 이질성과 기전적 깊이의 부족으로 인해 제한적임을 강조한다. 결론적으로, 음악은 비약물적 중재로서 유망하지만, 그 잠재력을 완전히 실현하기 위해서는 엄격한 표준화, 더 큰 표본 크기, 종단적 설계, 그리고 인과적 기전을 규명하기 위한 멀티오믹스(multi-omics) 접근법의 통합을 특징으로 하는 향후 연구가 필요하다고 제언한다.