와우(달팽이관, Cochlea)

강동훈 전문청능사 감수

청각학 박사과정, 석사, 학사 졸업 / 26.10.19 업데이트

기본 정의(내이의 달팽이 모양 청각기관)

귀는 바깥에서부터 외이, 중이, 내이로 나뉜다. 와우는 가장 안쪽인 내이에 있으며, 머리뼈 중에서도 단단한 측두골 깊숙이 자리 잡고 있다. 생김새가 달팽이 껍데기를 닮아 달팽이관이라고 부르고, 와우라는 이름도 한자로 달팽이라는 뜻이다. 단단한 뼈에 둘러싸여 보호받는 자리인 만큼, 한 번 문제가 생기면 밖에서 직접 들여다보거나 다루기 어려운 기관이기도 하다.

크기는 생각보다 작다. 나선을 펴면 길이가 약 3.5cm 정도로, 새끼손가락 한 마디보다 조금 긴 수준이다. 이 작은 관이 두 바퀴 반 정도 감겨 완두콩만 한 공간 안에 들어가 있다.

역할은 분명하다. 귀로 들어온 소리의 진동을 뇌가 읽을 수 있는 전기신호로 바꾸는 변환 장치다. 바로 옆에는 몸의 균형을 담당하는 전정기관이 붙어 있어, 내이는 듣기와 균형을 함께 맡는 기관이다. 이 글에서는 그중 듣기를 담당하는 와우가 어떻게 생겼고, 소리를 어떻게 신호로 바꾸며, 상하면 왜 난청이 되는지를 차례로 살펴본다.

내부 구조(두 바퀴 반 나선, 림프액, 코르티기관)

와우의 나선관 안은 세 개의 긴 공간으로 나뉜다. 위쪽의 전정계, 아래쪽의 고실계, 그 사이의 중간계다. 세 공간 모두 림프액이라는 액체로 가득 차 있어, 소리의 진동은 와우 안에서 액체의 파동으로 전달된다. 특히 중간계를 채운 내림프는 칼륨이 풍부한 특별한 액체로, 유모세포가 전기신호를 만들 수 있게 하는 배터리 역할을 한다.

중간계 바닥에는 기저막이라는 얇은 막이 깔려 있고, 그 위에 코르티기관이 올라앉아 있다. 코르티기관은 소리를 감지하는 유모세포들이 줄지어 늘어선 구조물로, 와우에서 가장 중요한 부분이다. 유모세포 머리에는 가는 섬모가 다발로 솟아 있다.

소리가 들어와 림프액이 출렁이면 기저막이 아래위로 움직이고, 그 움직임에 유모세포의 섬모가 휘어진다. 이 휘어짐이 전기신호를 만드는 출발점이다.

소리가 전기신호가 되는 과정(진동에서 신경신호까지)

소리가 말소리로 들리기까지의 경로를 따라가 보면 이렇다. 공기의 진동이 외이도를 지나 고막을 흔들고, 고막에 붙은 세 개의 작은 뼈(이소골)가 그 진동을 지렛대처럼 키워 와우의 입구인 난원창에 전달한다.

난원창이 눌리면 와우 안의 림프액에 파동이 생긴다. 이 파동이 기저막을 타고 퍼지면서 특정 위치를 크게 흔들고, 그 자리의 유모세포 섬모가 꺾인다. 섬모가 꺾이는 순간 세포 안으로 이온이 흘러들며 전기신호가 만들어진다.

이 신호는 유모세포 아래에 연결된 청신경을 타고 뇌줄기를 거쳐 대뇌의 청각 영역까지 올라간다. 소리를 말, 음악, 경적처럼 의미 있는 정보로 해석하는 일은 최종적으로 뇌가 한다. 와우는 그 해석이 가능하도록 소리를 신경의 언어로 번역해 주는 곳이다. 공기의 진동이라는 물리 현상이 신경의 전기신호로 바뀌는, 몸 안에서 가장 정교한 변환 과정 중 하나이고, 소리가 귀에 닿는 순간 거의 실시간으로 이뤄진다.

유모세포의 역할 분담(내유모세포와 외유모세포)

유모세포는 두 종류가 있고 하는 일이 다르다. 내유모세포는 안쪽에 한 줄로 약 3,500개가 늘어서 있고, 청신경으로 가는 신호의 대부분을 만든다. 뇌로 소리 정보를 보내는 실질적인 송신자다.

외유모세포는 바깥쪽에 세 줄로 약 1만 2천 개가 있다. 이 세포는 신호를 보내는 쪽이 아니라 증폭기에 가깝다. 작은 소리가 들어오면 스스로 길이를 빠르게 바꾸며 기저막의 움직임을 키워, 내유모세포가 작은 소리까지 감지할 수 있게 돕는다. 와우 증폭기라고 부르는 기능이다. 증폭과 함께 주파수를 더 또렷하게 가르는 미세 조율도 맡고 있어, 이 기능이 떨어지면 소리가 들려도 뭉개진 듯 흐리게 들린다.

문제는 이 외유모세포가 소음이나 노화에 먼저 상한다는 점이다. 외유모세포가 줄면 증폭이 사라져 작은 소리부터 안 들리기 시작한다. 난청 초기에 '작게 말하면 못 알아듣는다'는 불편이 먼저 오는 이유가 여기에 있다.

주파수 지도(기저부=고음, 첨단부=저음)와 청력도

기저막은 위치마다 폭과 단단함이 다르다. 입구 쪽(기저부)은 좁고 단단해 높은 소리에 반응하고, 꼭대기 쪽(첨단부)은 넓고 부드러워 낮은 소리에 반응한다. 피아노 건반처럼 위치마다 담당 음높이가 정해져 있는 셈이고, 이것을 주파수 지도라고 부른다.

청력검사 결과가 주파수별 그래프(청력도)로 나오는 이유가 바로 이 구조에 있다. 순음청력검사는 낮은 음에서 높은 음까지 주파수별로 들리는 가장 작은 소리(청력역치)를 평가하는데, 이는 와우의 위치별 상태를 간접적으로 비춰 보는 일과 같다. 고음역 역치만 떨어져 있다면 기저부 쪽 유모세포가 상했을 가능성을 시사한다.

고음역 난청이 유독 흔한 데에도 이유가 있다. 모든 소리의 파동은 입구인 기저부를 지나서 안쪽으로 들어간다. 기저부는 평생 모든 소리가 지나다니는 길목이라 부담이 가장 크고, 그래서 노화든 소음이든 손상이 고음 영역부터 나타나는 경우가 많다.

와우 손상과 감각신경성 난청(노화, 소음, 이독성)

와우의 유모세포는 한 번 손상되면 재생되지 않는다. 새는 유모세포가 다시 자라지만 사람을 포함한 포유류는 그렇지 못하다. 그래서 와우 손상으로 생기는 난청, 곧 감각신경성 난청은 대부분 되돌리기 어렵고, 남아 있는 세포를 어떻게 활용하느냐가 관리의 핵심이 된다.

손상의 대표 원인은 세 가지다. 첫째는 노화다. 나이가 들며 유모세포가 서서히 줄어드는 노인성 난청으로, 고음역부터 진행되는 경우가 많다. 둘째는 소음이다. 큰 소리는 섬모를 꺾고 유모세포를 지치게 해 소음성 난청을 만든다. 셋째는 이독성으로, 일부 항생제나 항암제처럼 귀에 부담을 주는 약물이 유모세포를 상하게 할 수 있다.

한쪽 귀만 갑자기 안 들리거나 청력이 급격히 떨어졌다면 이비인후과 진료로 원인을 먼저 확인하는 것이 안전하다. 서서히 진행된 난청이라면 청능평가로 남은 청력의 상태를 주파수별로 확인하는 것이 다음 단계의 출발점이 된다.

누가현상이 생기는 원리(외유모세포 손상과 좁아진 역동범위)

와우가 상한 난청에서 자주 나타나는 독특한 현상이 있다. 작은 소리는 안 들리는데 큰 소리는 정상 청력인 사람과 비슷하게, 때로는 더 시끄럽게 들리는 것이다. 이것을 누가현상이라고 한다. 가족 모임이나 식당처럼 여러 소리가 섞이는 자리에서 이 불편은 더 도드라진다.

원리는 외유모세포의 증폭 기능에 있다. 건강한 와우는 작은 소리를 크게 키우고 큰 소리는 덜 키우는 식으로 증폭을 조절한다. 외유모세포가 상하면 이 조절이 사라져, 작은 소리는 증폭을 못 받아 더 안 들리고, 큰 소리는 원래 증폭 없이도 크게 전달되던 소리라 그대로 크게 들린다.

그 결과 들리기 시작하는 소리와 시끄러워 견디기 힘든 소리 사이의 폭, 곧 역동범위가 좁아진다. '작게 말하면 못 알아듣고 크게 말하면 시끄럽다고 하신다'는 가족의 흔한 하소연이 바로 이 상태다. 보청기가 작은 소리는 많이, 큰 소리는 조금만 키우는 압축 증폭을 쓰는 이유도 좁아진 역동범위 안에 소리를 담아야 하기 때문이다.

보청기가 하는 일과 인공와우의 경계(남은 청력 활용, 조기 개입)

와우 손상 난청에서 보청기가 하는 일은 분명하다. 사라진 유모세포를 되살리는 것이 아니라, 남아 있는 유모세포에 소리를 알맞은 크기로 키워 전달하는 것이다. 주파수별로 손상 정도가 다르므로, 청력도에 맞춰 떨어진 음역은 많이, 살아 있는 음역은 적게 키우는 정밀한 조정이 필요하다. 하나의 음량 손잡이로 전체를 키우는 단순 증폭과 구분되는 지점이다.

한계도 구조에서 나온다. 유모세포가 거의 남지 않은 음역은 아무리 증폭해도 신호를 만들 세포가 없어 말소리의 또렷함이 잘 오르지 않는다. 고심도 난청에서 보청기 효과가 제한될 때는 와우 안에 전극을 넣어 청신경을 직접 자극하는 인공와우가 다음 선택지가 되며, 그 경계의 판단에는 보청기를 충분히 착용해 본 경험과 정확한 평가가 필요하다.

중요한 것은 시기다. 소리 자극이 오래 끊기면 뇌의 말소리 처리 능력이 떨어지는 청각 박탈이 진행돼, 늦게 시작할수록 같은 보청기로도 얻는 효과가 줄어든다. 남은 유모세포가 많을 때 소리를 채워 주는 조기 개입이 결과를 바꾼다. 하나히어링은 청능평가로 남은 청력을 주파수별로 확인하고, 그에 맞춘 피팅과 재활로 남은 청력을 가장 잘 쓰도록 돕는다.