시력의 이해

사람 눈의 복잡성 – 맹점 및 황반에서 중심시 및 주변시까지

우리 뇌는 사람 눈의 결함을 어떻게 보정할까요?

2022년 5월 6일

지난 5억 년 이상 동안, 단순한 감광 부위가 매우 다양하고 다채로운 눈으로 발전했습니다. 이는 진화를 넘어 일대 도약임이 밝혀졌습니다. 시력을 가진 생명체는 눈이 먼 유기체보다 훨씬 많은 이점을 누리기 때문입니다. 하나의 원시 눈에서 이렇게 다양한 눈들이 생겼는지, 눈마다 제각기 여러 차례에 걸쳐 진화했는지에 관해서는 학계의 견해가 엇갈립니다. 각각의 생명체의 필요에 따라 각양각색의 눈이 생겨났습니다. 납작눈, 파인 눈, 구멍눈, 겹눈부터 척추동물과 사람의 수정체까지 있습니다. 수정체는 지금까지 가장 복잡한 시각기관으로 손꼽힙니다. 수정체의 발달로 주위 환경을 밝고도 선명하게 감지할 수 있게 되었습니다. 하지만 사람 눈에서조차 결함이 발견됩니다 ...

우리 뇌는 눈과 협력하며 사람의 시생활에서 핵심적 역할을 담당합니다. 힘들이지 않고, 우리 눈의 약점을 보정합니다. 최고의 팀워크를 선보입니다!

우리 사람의 눈을 포함하여 – 척추동물의 수정체가 진화할 때, 기이한 일이 발생했습니다. 예를 들어 오징어는 외피가 안으로 말려들어 생겨난 방울 형태의 매우 복잡한 수정체를 가지고 있는데, 이와 달리 사람은 뇌가 (아무 계획 없이) 밖으로 자라서 생겨난 눈을 가지고 있습니다. 이는 사소한 차이로 보일지 모르며, 장점일 수도 있습니다. 눈의 크기가 동일할 경우 더 많은 감광 세포를 수용할 수 있기 때문입니다. 하지만 기이하게도 감광 세포가 망막에 역방향으로 분포되어 있습니다. 감광 세포가 신체 내부를 향하고 있는 반면에 신경세포는 외부 광원을 향하고 있습니다. 따라서 근본적으로 우리는 ‘거꾸로 된 눈’을 가지고 있으며, 뇌가 이를 보정하여 올바른 시야를 만듭니다. 그뿐 아니라 이 때문에 사람과 모든 척추동물은 이른바 ‘맹점’을 가지게 됩니다.

맹점

맹점 또는 암점은 우리 눈에서 시신경이 망막을 통과하여 뇌로 들어가는 곳입니다. 시신경을 구성하는 신경 세포관은 망막에 일종의 ‘구멍’을 만들며, 이 시야 부분에는 빛을 감지하는 감광 세포가 없기 때문에 어떤 상도 맺히지 않습니다. 망막이 이렇게 불완전하여 맹점이 생기기 때문에, 전문가들은 우리 눈을 ‘거꾸로 된 눈’이라고 말합니다. 맹점은 중심와에서 코 쪽으로 15도 근처에 위치합니다. 건강한 사람은 이렇게 시야 정보가 빠져 있다는 사실을 거의 알아채지 못합니다. 주변의 상세 정보, 다른 눈에서 얻은 정보, 눈 움직임에서 생기는 다양한 상들의 계산을 통해, 뇌가 맹점을 보완하기 때문입니다.

맹점은 1660년 프랑스의 물리학자 에듬 마리오트(Edme Mariotte)가 처음 발견했습니다.

맹점 시연

따라 해 보세요:
왼쪽 눈을 감고, 오른쪽 눈의 초점을 왼쪽 점에 맞추세요. 화면의 점에서 모눈 중앙까지 거리의 약 두 배 거리를 두고 화면을 보세요. 이제 머리를 천천히 뒤로 움직여 화면에서 멀어지게 하세요. 어떤 지점에 이르면 모눈의 빈 중앙이 ‘채워진’ 것을 느낄 것입니다. 이곳이 맹점입니다 – 빠져 있던 시각 정보가 바로 이 지점에서 뇌에 의해 채워집니다.

맹점의 절친한 친구: 황반

모든 사람 눈의 망막에는 맹점뿐 아니라, 선명한 중심시를 제공하는 황반도 있습니다. 황반 중앙에는 두 종류의 감광 세포 중 하나인 추체가 고도로 밀집되어 있습니다. 이 중앙(중심와)은 황반의 정중앙에 위치하며 예리한 중심시를 누리게 합니다.

어둠 속에서는 모든 고양이가 회색으로 보입니다.

야간에 선명한 시력이 필요한 동물은 대개 눈이 큽니다 – 올빼미, 안경원숭이 등의 특이한 동물, 고양이를 생각해 보세요. 그뿐 아니라 고양이는 반사층이 포함된 특수 망막도 가지고 있어, 더 많은 빛이 망막에 들어오게 합니다. 야행성 포식 동물의 눈은 사람의 눈과 구조가 다릅니다. 주행성인 사람과 비교할 때, 야행성 동물은 (명암을 감지하는) 간체가 (색상을 감지하는) 추체보다 훨씬 많습니다.

추체는 우리가 색상을 보는 데 핵심적 역할을 합니다. 추체에는 세 종류가 있으며, 햇빛의 특수한 파장에 따라 빨강, 파랑, 녹색에 제각기 최고로 민감하게 반응합니다. 밤에는 이 세 가지 색상 파장을 띤 햇빛이 사라집니다. 따라서 우리는 더 이상 색상 정보를 얻을 수 없으며, 간체만 활동합니다 – 이 때문에 모든 것이 회색으로 보입니다.

왜 우리는 사실은 사물을 응시하지 않을까요?

모든 생물은 필요에 적합한 눈을 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 포식 동물의 먹잇감이 되기 쉬운 동물에게는 사방을 볼 수 있는 시야가 중요합니다. 따라서 산토끼나 사슴 등의 먹잇감들은 머리 양쪽에 눈이 있습니다. 하지만 이 때문에 이 동물들은 입체감과 거리감을 판단하기 힘듭니다.

우리 사람은 눈이 앞을 향하고 있는 덕택에 입체감과 거리감을 매우 잘 판단할 수 있습니다. 하지만 360도 시야를 누리지는 못합니다. 아마 그럴 필요가 없기 때문일 것입니다.

사물에 초점을 맞출 때 엄밀히 말하면 이를 응시하지 않는다는 사실을 아셨나요? 우리 망막의 감광 세포는 빛의 변화에 반응할 뿐입니다. 우리가 어떤 것을 응시한다면, 움직이지 않는 상이 흐려지기 시작할 것입니다. 하지만 자연은 이 경우에도 해결책을 제시합니다. 우리 눈은 우리가 알아채지 못할 만큼 조금씩 계속 움직여, 사물에 초점을 맞추면서 동시에 주변 사물도 인지하게 합니다. 그리하여 한 점에 초점을 맞추고 있을 때에도 눈은 계속적으로 이른바 “단속적 움직임”이라는 짧고도 재빠른 움직임을 계속합니다.

중심시 VS 주변시

주변시는 중심시와 더불어 우리 시야의 일부를 구성합니다. 주변시는 우리가 어떤 것에 초점을 맞추고 보기 전에 첫인상이나 전체 상황을 알려 주며, 중심시와 기능이 전혀 다릅니다. 주변시는 우리 시야의 90% 이상을 차지하지만, 감광 세포의 약 50%만 사용할 수 있습니다. 기본적으로 주변시는 시각적 선명도나 해상도가 낮기 때문에 세부 사항 구별 능력이 떨어질 수밖에 없습니다. 하지만 주변시는 움직임을 인지하는 데는 훨씬 뛰어납니다. 우리에게는 잠재 위협을 재빨리 식별하는 능력이 필요하기 때문입니다.

주변시와 안경 렌즈

사물이 흐리게 보이기 시작하면 안경으로 시력 보정을 할 때가 되었다는 것은 누구나 아는 상식입니다. 하지만 렌즈의 진정한 기술력은, 선명한 중심시뿐 아니라 편안하고 안락한 주변시도 제공하는 렌즈 디자인 을 창출하는 것입니다. 따라서 렌즈 제작을 위한 계산에 수많은 수학적 전문 지식과 광학적 노하우가 필요합니다. 그 목표는 안경을 착용했을 때 착용자의 주변시를, 교정하지 않은 눈의 주변시와 전혀 다름없게 만드는 것입니다. 누진 안경이나 또는 고커브 렌즈가 끼워진 스포츠용 안경을 제작할 때 이는 특히 어려운 과제입니다.

우리가 누진 렌즈의 근용부, 원용부, 누진대에 적응하는 데 얼마나 오랜 시간이 걸릴지 결정하는 것은, 중앙의 중심시라기보다는 오히려 주변시의 변화라는 것을 아셨나요? 주변시가 변화하면 왜곡감을 자아내어 처음에는 불편하게 느껴질 수 있습니다. 하지만 걱정할 필요가 없습니다 – 우리 뇌는 이러한 변화에도 빨리 적응합니다. 우리는 새로운 시야에 곧 익숙해지고, 마침내 주변시를 완전히 ‘정상’으로 인지합니다.