시각 의미와 눈의 구조, 시각생리의 특징 안내

시각

1. 시각의 의미와 눈의 구조

물체에서 반사된 빛이 안구의 동공을 통해 망막에 상으로 맺히면 망막의 시신경이 자극되고, 다시 전기적 충격으로 변환되어 대뇌의 시각 담당 영역으로 전달됨으로써 비로소 물체의 형태와 색을 인식하게 됩니다. 인체는 물체의 다양한 색을 인식할 수 있는데, 그 이유는 눈이 태양광선 중에서 여러 가지 색의 빛이 혼합된 가시광선만을 감지하기 때문입니다. 눈은 안구를 둘러싸고 있는 안와와 안구로 이루어져 있으며, 안구는 다시 3층의 막과 빛의 굴절에 관여하는 내부구조로 이루어져 있습니다. 안와는 안구를 보호하는 부분으로, 누선, 혈관, 신경, 근육 및 안검 등으로 구성되어 있습니다. 누선에서 분비되는 눈물은 각막을 촉촉하게 유지해 주고, 이물질을 씻어 주며, 살균 기능이 있어 눈을 보호하여 줍니다. 안구를 둘러싸고 있는 외안근은 눈을 전후좌우로 자유롭게 움직일 수 있도록 하여 줍니다. 또한 양쪽 눈이 같은 정도로 움직일 수 있도록 세밀하게 조절하여 주는데, 이 조절작용의 균형이 깨지면 사시가 나타납니다. 안와의 가장 바깥쪽에 위치한 안검은 외부의 이물질로부터 안구를 보호하고 빛을 차단해 줍니다. 안구는 직경 2.5cm인 구 모양의 시각감각기입니다. 안구의 벽은 외막층의 공막, 중 막층의 맥락막, 내막층의 망막의 3개 층과 수정체, 안방수, 유리체액 등으로 구성되어 있습니다. 공막은 안구의 가장 바깥 부분을 둘러싸고 있는 단단한 막으로 안구를 지지하고 보호해 주는 역할을 합니다. 공막의 앞쪽은 빛이 통과하는 투명한 각막으로 이어지며, 이 각막을 보호하기 위해 결막이 둘러싸고 있습니다. 결막은 혈관이 없는 얇은 점막입니다. 맥락막에는 혈관이 많아 망막에 충분한 영양을 공급해 줍니다. 또한 멜라닌색소가 많아 진한 갈색을 띠고 불투명하여, 암실처럼 빛을 차단하여 주므로 망막에 상이 정착할 수 있도록 해줍니다. 맥락막 앞쪽 끝에 있는 링 모양의 작은 근육인 섬모체근은 수축과 이완하면서 섬모체근에 연결되어 있는 수정체의 두께를 조절하여 줍니다. 섬모체와 수정체 사이의 섬모체띠 역시 수정체의 두께를 조절하여 줍니다. 수정체 앞부분에 위치하는 홍채는 홍채 중앙에 있는 작은 구멍인 동공의 크기를 조절하여 수정체를 통해 안구로 들어가는 빛의 양을 조절해 줍니다. 사진기의 조리개와 같은 역할을 합니다. 망막은 시신경세포가 모여 있는 안구의 중요 부위입니다. 망막에는 어두운 곳에서 물체의 형태만을 구별하는 간상세포와 밝은 곳에서 물체의 형태와 색을 모두 구별하는 원추세포가 있습니다. 따라서 원추세포에 문제가 있을 때에는 색맹이 되고, 간상세포에 문제가 있을 때는 야맹증이 나타납니다. 망막 위 오목한 형태의 황색을 띠고 있는 황반은 원추세포가 밀집되어 있어 상을 가장 선명하게 감지하는 부분으로 그 중심부를 중심 와라 합니다. 한편, 시신경이 지나가는 부위에는 간상세포나 원추세포가 없어 이곳에 상이 맺히면 이를 감지할 수 없으므로, 이 부위를 맹점이라 합니다. 수정체는 홍채 바로 뒤에 있으며, 탄력성이 있고 투명한 볼록렌즈 모양을 한 조직입니다. 사진기의 렌즈와 같이 빛을 굴절시킴으로써 초점을 맞추어 망막에 상이 정확히 맺히도록 하여 줍니다. 수정체의 앞쪽 공간을 안방이라 하는데 이 공간, 즉 각막과 홍채 사이 그리고 홍채와 수정체 사이를 채우고 있는 액체를 안방수라 합니다. 안방수는 섬모체에서 생산되며, 홍채와 각막 사이의 작은 관을 통해 배출되면서 매일 교체됩니다. 유리체액은 수정체와 망막 사이의 안쪽 공간을 채우고 있는 무색 투명하고 점성이 있는 반유동성의 조직으로 안구의 용적과 무게의 2/3를 차지합니다. 안구의 형태와 안구 내의 압력을 일정하게 유지하는 역할을 합니다.

2. 시각생리

외부 물체에서 반사되어 안구에 도달한 빛은 각막, 안방수, 수정체, 유리체를 차례로 통과하면서 각각의 굴절률에 따라 굴절되어 망막에 상을 맺습니다. 망막에 도달한 빛은 망막의 간상세포와 원추세포로 이루어진 시세포층을 자극하고, 이 자극은 전기적 흥분으로 변하여 순차적으로 신경절 세포층과 시신경을 거쳐 대뇌의 후두엽 피질 중 시각 담당 영역에 전달됩니다. 물체에서 반사되어 안구에 들어온 평행광선은 수정체에서 굴절이 조절되어 망막에 상을 맺게 됩니다. 따라서 물체와 눈 사이의 거리가 변하게 되면 수정체의 모양이 변하여 굴절률을 변화시켜 깨끗한 상이 맺히도록 조절됩니다. 이를 눈(수정체)의 조절작용이라 합니다. 가까운 곳의 물체를 볼 때에는 섬모체근이 수축하여 섬모체띠가 이완되면 수정체는 자체의 탄력에 의하여 두꺼워지므로 굴절률이 커지게 됩니다. 반대로 먼 곳의 물체를 볼 때에는 섬모체근이 이완되어 섬모체띠가 수축하면, 수정체가 얇아지면서 굴절률은 작아지게 됩니다. 노화가 진행되면 수정체 자체의 탄력성이 감소하므로 섬모체근이 수축되어도 수정체가 두꺼워지지 않아 가까운 곳의 물체를 보기 힘들어지는데, 이를 노안이라 합니다. 따라서 가까운 곳의 물체를 볼 때에는 볼록렌즈를 사용하여 교정하여야 합니다. 정상인 눈은 5m 앞의 물체를 교정기구의 도움 없이 선명하게 볼 수 있으며 이를 정시안이라고 합니다. 인체는 망막에 선명한 상을 맺을 수 있도록 수정체의 굴절력을 조절합니다. 조절 능력에 이상이 있는 눈을 부정 시라고 하며 근시, 원시, 난시 등이 있습니다. 안구의 모양이 변하여 안구 축의 길이가 길어지거나, 수정체가 너무 볼록해져서 굴절률이 커지면 물체의 상이 망막보다 앞에 맺히게 됩니다. 이 경우 가까운 곳의 물체는 잘 보이나 먼 곳에 있는 물체를 제대로 식별하기 어렵습니다. 이를 근시라 하며, 굴절률을 감소시켜 빛을 발산하는 오목렌즈로 교정하여 줍니다. 근시와 반대로 안구 축의 길이가 짧아지거나 수정체의 수축이 제대로 일어나지 않아 빛의 굴절이 이루어지지 않은 경우 물체의 상이 망막보다 뒤에 맺히게 됩니다. 이 경우 가까운 곳에 있는 물체를 제대로 식별하기 힘들며, 이를 원시라 합니다. 빛의 굴절률을 증가시켜 주는 볼록렌즈로 교정하여 줍니다. 인간은 출생 시에는 약한 원시의 시력을 가지나 6세 경이되면 정시안이 되며, 노년에도 원시가 나타납니다. 각막이나 수정체의 표면 또는 모양이 변하여 빛의 굴절 이상이 일어나 망막에 1개 이상의 초점이 맺히게 되어 또렷한 상을 볼 수 없는 경우입니다. 난시는 난시의 두 축이 서로 직각을 이루는 정난시와 직각이 아닌 부정난시로 구분됩니다. 정난시는 교정이 쉽지만, 주로 각막에 외상이나 염증 등으로 인해 굴절면이 울퉁불퉁해져 나타나는 부정난시는 교정이 쉽지 않습니다. 망막의 간상세포에서는 비타민 A의 알데하이드 형태인 레티날과 옵신이라는 단백질이 결합하여 감광색소인 로돕신을 형성하여 물체의 형태를 구별하게 해 줍니다. 로돕신은 빛이 있는 밝은 곳에서는 분해되어 있는 상태이므로, 갑자기 어두운 곳에 들어가게 되면 앞이 잘 보이지 않으나 서서히 로돕신이 형성되면서 물체의 형태를 구별하게 되는 것입니다. 이 과정을 암순응이라 합니다. 한편, 비타민 A가 부족한 경우에도 로돕신의 형성이 어려워 어두운 곳에서 물체의 식별이 어렵습니다. 이를 야맹증이라 합니다. 어두운 곳에서 밝은 곳으로 나가면 광량의 증가로 간상세포의 로돕신이 분해되어 잘 보이지 않지만 약 40~60초가 지나면 원추세포에서 요돕신이라는 감광색소의 기능이 촉진되어 물체의 형태와 색을 정확하게 구별할 수 있게 해 줍니다. 이를 명순응이라 합니다. 밝은 곳에서 갑자기 어두운 곳으로 들어가거나 반대로 어두운 곳에서 갑자기 밝은 곳으로 나오는 경우, 광량의 변화가 크므로 반사적으로 홍채는 동공의 크기를 조절하여 눈으로 들어오는 광량을 변화시킵니다. 매우 밝은 빛 아래서 동공이 수축하는 것은 강한 빛에 의해 망막이 손상되는 것을 막기 위해서이며, 희미한 빛 아래서 동공을 확대시키는 것은 많은 빛을 안구 내로 들여보내 더 또렷한 상을 맺게 하기 위한 반응입니다. 동공은 교감신경이 자극되면 확대되고, 부교감신경이 자극되면 축소됩니다. 이러한 동공반사는 한쪽 눈에만 빛을 비추어도 두 눈의 동공이 동시에 축소됩니다. 물체의 형태를 세밀하게 구별하는 능력을 시력이라 합니다. 임상적으로 시력은 200lx 조명 아래, 6m 거리에 있는 흰 바탕에 검은색으로 그려진 Landolt 고리(C)나 Snellen E문자를 구별하도록 하여 측정합니다. 정상인의 시력은 1.0~2.0이지만 조명의 밝기, 망막의 상태, 눈의 굴절 이상 등에 의해 변화될 수 있습니다. 망막의 원추세포는 적색, 녹색, 청색에만 예민하게 반응하는 세 종류가 있으며, 각각의 원추세포가 흡수하는 빛의 비율에 따라 여러 가지 색을 구분합니다. 따라서 원추세포에 이상이 있는 경우 특정 색을 구별하지 못하거나 전혀 감지할 수 없는데, 이를 색각 이상이라 합니다.