사람의 눈은 어떻게 기능할까요? (1. 시각경로)

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안녕하십니까? 김안과병원 사시소아안과센터 김대희입니다. 이번 글은 ‘왜 눈의 형태는 동물마다 다양할까요?’에 이어서 사람의 눈이 어떻게 기능하는지에 대한 내용으로 준비해 보았습니다. 첫번째 내용으로 눈에서 뇌까지 광학정보가 전달되는 과정인 시각경로에 대해 설명해보겠습니다. 시각이라는 것은 지극히 개인적인 경험의 결과로서 각각의 사람이 느끼는 시각적 경험은 매우 다양할 수밖에 없고 객관적으로 기술하기가 매우 어렵습니다. 아래 기술하는 내용은 이러한 점을 고려해서 읽어주시면 감사하겠습니다.

우리가 어떤 물체를 볼 때, 그 물체에서 반사되어 나온 빛이 우리의 각막, 수정체, 유리체 등의 굴절매체를 지나서 망막에 맺히게 됩니다. 이 과정에서 빛이 여러 번 굴절하게 되고, 이에 따라 상의 크기가 변형됩니다. 안경이나 렌즈 등의 굴절매체가 더 있는 경우는 더 많이 변하게 되겠죠. 망막에 빛이 도달하면 시세포가 빛을 전기자극으로 바꾸어 시신경을 통해 뇌로 전달하게 됩니다. 시세포는 그 성격에 따라 막대세포(rod cell), 원뿔세포(cone cell)로 나뉘게 됩니다. 막대세포는 주로 어두운 환경에서 빛의 밝기에 주로 전기자극을 만들어 내는 세포이며, 원뿔세포는 주로 밝은 환경에서 특정 색(특정 빛의 파장)에만 주로 반응하는 세포입니다. 따라서 막대세포는 어두울 때 형태 변화에 더 민감하고, 원뿔세포는 밝을 때 색상변화에 더 민감합니다.

이러한 막대세포와 원뿔세포는 바로 시신경으로 신호를 전달하는 것이 아니라, 주변에 있는 세포들과 신호를 주고받으면서 각각의 신호를 증폭시키거나 감소시킨 후에 시신경으로 전달하게 됩니다. 대부분의 시신경섬유는 대뇌의 시각피질로 전달되는데, 대뇌에서는 각각의 시세포에서 전달된 정보를 통합해서 망막에 맺힌 상이 무엇인지, 어떻게 움직이고 있는지, 어떤 색인지, 그래서 결국 우리가 어떻게 반응하여야 할지 등을 결정하게 됩니다.

 
우리의 눈은 2개가 있습니다. 두 개의 눈은 각각 다른 위치에 있기 때문에, 각각의 눈은 다른 시각 정보를 뇌로 전달하게 됩니다. 즉, 두 개의 다른 상의 정보를 하나로 통합하는 과정이 뇌에서 일어납니다. 정상적으로 시각이 발달한 사람은 각각의 눈에서 들어오는 상이 다른 지도 인지하기 어렵습니다. 이러한 과정은 매우 짧은 시간에 이루어져야 하기 때문에, 뇌에서는 각각의 망막 시세포에서 들어오는 정보의 위치관계가 어떤지(각 눈의 중심(황반)을 기준으로 상하좌우의 위치관계, retinotopy), 색이 어떤지, 어떤 한 눈의 시세포가 반대편 눈의 어느 시세포와 동일한 위치관계인지 등이 모두 시각이 발달하는 어린 시기에 결정이 되게 됩니다.

정리해서 말씀드리면, 우리의 눈은 외부물체의 광학정보를 전기자극으로 바꿔주는 역할을 하며, 이에 대한 해석은 뇌에서 이루어진다는 점입니다. 즉, 우리가 무엇을 보려고 하는 것은 그것이 어디에 있는지를 알고자 함이고, 그것이 어떤 모양인지, 어떤 색인지 등을 인지하는 과정입니다. 따라서 우리가 눈으로 보는 것과 눈을 움직이는 행위는 매우 밀접한 관련성이 있습니다. 시각피질은 눈을 움직이는 신경들과 밀접한 관련성이 있습니다.