모든 생명체는 생존(과 번식)이 목적인데, 추운 환경은 생존에 위협이 되니 뇌에서 각성 상태를 유지하려고 하여 잠이 안 오는 것입니다.
체온보다 낮은 온도의 환경에서, 열은 신체에서 주변 공기로 이동할 것입니다. (열역학 제2법칙)
그러면 체온이 낮아질 것입니다. 혈액과 효소 등 우리 몸을 이루는 물질들의 온도가 모두 낮아지겠죠.
(물론 뇌에서 체온을 원래대로 유지하려는 노력을 합니다만) 온도가 너무 낮아진다면 우리 몸의 여러 물질들을 이루는 분자들의 운동 에너지가 감소하여 체내 화학 반응이 느리게 일어날 것이고, 단백질이 너무 딱딱해져서 효소 반응과 같은 결합 반응에도 문제가 생길 것입니다.
항상 존재하는 외부의 위협인 병원체들의 침입에 방어하는 것도 더 어려워지겠죠.
면역 세포가 병원체를 잡아먹는 과정도 결국 효소(단백질) 반응인 데다가 온도가 낮아지면 세포의 대사 활동 자체가 느려지거든요.
* 여기서 병원체란, 우리 몸에서 영양분과 서식지를 얻어 우리 몸이 정상적으로 대사활동하는 것을 위협하는 세균, 바이러스 등등을 말합니다. 우리가 식물과 동물 등 다른 생명체를 섭취하여 에너지를 얻는 것처럼, 세균도 우리 몸 속 물질들 그리고 흙 같은 무기물이나 다른 생물 속 유기물을 영양분으로 에너지를 얻어 살아가는 것이죠.
이렇듯 추운 환경은 위험하기 때문에 뇌에서는 교감신경계를 활성화하고 각성 상태를 만드는 호르몬을 분비하여 몸을 긴장된 상태로 만듭니다.