신경과학 - 신경생물학6 : 시각

시각(Vision)

-해부 및 생리

 눈의 광학적 구성은 각막(cornea), 홍채(iris)의 동공개구부, 편심체(lens)와 망막(retina)이며, 빛은 안정방과 초자체를 거쳐 망막에 도달하고 주시점(point of fixation)은 안와(fovea)의 선상에 있다.

 ① 각막 (Cornea): 우리 눈의 구조 중에서 빛이 처음으로 들어오는 곳으로, 주로 빛의 굴절을 담당한다

 ② 홍채 (Iris): 눈의 색깔을 결정하고 빛의 양을 조절한다.

 ③ 편심체 (Lens): 빛을 집중하여 망막에 이미지를 형성한다.

 ④ 망막 (Retina): 빛을 감지하고 빛을 impulse(전기적 신호)로 변환하여 뇌로 전송한다.

 ⑤ 맥락막 (Choroid): 망막을 보호하고 영양을 제공한다.

 망막과 시신경은 빛을 전기 impulse로 변환한다. 흡수된 빛으로부터 활동전압의 전환은 세 가지 연결을 따라 일어난다. 간상세포(rod) 및 원추세포(cone)는 망막의 쌍극세포(bipolar cell)와 연결되는 1차 신경세포이고 망막의 표면 근처 신경절 세포에서 연접한다. 그리고 신경절세포는 유수축삭이고 시신경섬유를 형성하는 3차 신경세포이다.

 

 빛이 간상체와 원추체의 광과민성원소(photosensitive element)에 의해 흡수되면, 국소 구조가 변화하여 local graded potential이 일어난다. 이것이 신경절세포에 도달하면 실무율전압을 형성한다. 적절한 빛이 있는 동안 중심주시시각(central fixated vision)에 대한 망막부위는 황반(macula)이고, 그 외 망막은 주변시야에 관계한다. 황반부위에서 망막의 내층은 돌출되어 있고 중심와(fovea centalis)를 형성하며, 조밀하게 추체로서 구성되어 시각과 색감별에 가장 예민한 장소이다.

간상체와 원추체는 물리적 빛에 특수하게 반응한다. 원추체는 비교적 고강도의 빛에 의해 자극되고 예민한 시각과 색감별에 관계하며, 원추체 보다 수가 더 많은 간상체는 저강도의 빛, 섬광 그리고 어두운 야간에 작동한다.

시각

-시각로(visual pathway)

 시신경은 시각 impulse를 전달하는 신경으로 약 100만 개의 신경섬유로 구성되고, 망막의 내층, 신경절세포층에서 일어나는 축삭을 가지고 있다. 망막의 수용기(약 126백만의 간상체와 추체)에서 오는 정보는 망막 내에서 광화학반응을 통하여 시각피질로 전달되는 정보로 바뀐다. 이들 섬유는 공막(sclera)의 사상판(lamina cribrifosa)을 지나 시신경관(optic canal)을 통하여 시신경교차(optic chiasm)를 형성한다. 망막의 비측절반(nasal half)에서의 신경섬유는 교차하고, 외측절반은 교차하지 않는다. 각 시삭(optic track)은 각 측망막의 절반을 외측슬상체(lateral geniculate body)에 운반한다. 여기에서 각 망막의 우측반은 시방선(optic radiation)으로 우측 후두엽에 투사되고 좌측반은 좌측후두엽에 투사된다. Meyer고리(loop)는 무릎새발톱로(geniculocalcarine fiber)의 회전로이다.

 

-시각피질(visural cortex)

 시각피질 중에서 impulse를 가장 먼저 받는 피질은 일차시각피질(primary visual cortex)이다. 일차 시각피질은 후두엽의 내면, 조거구 상하에 위치하고 있으며, 일차피질의 외부에 동심원으로 퍼져 있는 area 18과 19는 시각연합피질(visual association cortex)이다. 이후 시각정보는 뇌에서 배측경로와 복측경로의 2가지 경로로 나뉘어 지나간다는 것이 보편적인 견해이다. 시각정보는 중간뇌(midbrain)의 위둔덕(superior colliculi)으로도 전달되어 전정기광과의 조율도 이루어진다.

 일차 시각피질은 후대뇌동맥의 조거분지로부터 혈액을 받으며 후두엽의 나머지는 다른 분지에서 받는다. Lamina IV내에는 유수섬유의 선(line)이 있으며, lamina IV의 성상세포(stellate cell)는 외측슬상핵(lateral geniculate nucleus)으로부터 입력을 받고, layer V의 추체세포는 상구(superior colliculus)에 투사한다. Layer VI 세포는 회귀성투사(recurrent projection)를 외측슬상핵으로 보낸다.

 

-시각처리(visual processing)

 시각정보는 여러 뇌 영역을 통해 처리되며, 색상, 모양, 움직임 등의 다양한 특서으로 분석된다. 각 뇌의 영역은 시각적 정보의 특정 측면을 처리하며, 이러한 정보는 통합되어 우리가 시각적인 경험을 형성하고 이해할 수 있게 해 준다.

 

-시각적 인지(visual perception)

 시각 정보 처리의 마지막 단계는 시각적 인지로, 우리가 물체를 인식하고 이해하는 능력이다. 시각적 인지는 과거의 경험, 기대, 문맥 등의 다양한 요소와 결합하여 뇌가 형성한 이미지를 통해 이루어진다. 시각은 우리의 일상생활에서 매우 중요한 역할을 하며, 우리가 세계를 이해하고 상호 작용하는 데 필수적 감각이다. 시각적 정보는 다른 감각과 통합되어 우리의 경험을 보완하고 풍성하게 만든다. 또한 시각은 예술, 의학, 과학 및 기타 분야에서도 매우 중요한 역할을 한다.