시각의 이해

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  • 시신경(optic nerve)
    • 망막에서 받아들인 시각정보를 뇌에 절달하는 역할을 하며 120만개의 신경섬유로 이루어진 2번 뇌신경
  • 시각 세포는 빛 자극에서 흥분된 전압 충격파(pulse)를 보낸다.

2

  • 광섬유(fiber optic)
    • 빛 에너지의 전달이 가능한 투명한 섬유 다발
  • 시교차상핵(suprachiasmatic nucleus)
    • 시교차 윗부분에 위치. 신경과 호르몬의 활동을 조절하여 인간 24주기의 다양한 기능 조절
  • 안와전두피질 OFC(orbitofrontal cortex)
    • 전두엽의 밑부분. 즉 눈 뒤에 위치한 부위
  • 눈의 단속성 운동(saccadic movement)
    • 주시점이 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 때 안구의 단속적, 이상적인 빠른 운동
  • 동공의 움직임에는 6개의 근육이 작용한다
  • 상사근은 활차신경, 외직근은 외전신경과 연결되어 있다.
  • 나머지 상직근, 하직근, 내직근, 하사근의 4개 근육은 동안신경과 연결되어 있다.
  • 동공은 정지해 있다고 느끼는 순간에도 끊임없이 진동하고 있다.
  • 측두회(temporal gyrus)
    • 소리와 언어를 처리하는 뇌구조로 기억과 관련된 역할을 담당
  • 해마방회(parahippocampal gyrus)
    • 공간기억을 형성하는 역할
  • 대상회(cingulate gyrus)
    • 심박수, 혈압을 조절하는 자율신경기능과 인지적 과정, 주의집중과정에 관여
  • 설상회(lingual gyrus)
    • 후두엽 내측면의 선조 외 피질 영역의 일부. 공간 학습능력과 관련
  • 방추상회(fusiform gyrus)
    • 얼굴에 대한 정보 처리에 중요한 역할
  • 앞관통질(anterior perforated substance)
    • 내측 중심가지들이 앞관통질을 뚫고 들어가서 뇌활에 혈액을 공급
  • 세로틈새(longitudinal fissure)
    • 후두엽의 극에서 전두엽의 극까지 위치하는 열
  • 직회(recturs gyrus, straight gyrus)
    • 전두엽안와면에서 후구의 내방에 위치하고 내측면에서 중전두회와 연속되어 있는 회
  • 후두극(occipital pole)
    • 측면에서 대뇌반구를 보았을 때 후두엽 가운데 가장 후방으로 돌출한 점
  • 외측열(lateral fissure)
    • 전두엽과 두정엽으로부터 측두엽을 구분 짓는 커다란 고랑
  • FFA(fusiform face area)
    • 얼굴 모양에만 선택적으로 반응하는 얼굴재인영역
  • PPA(parahippocampal place area)
    • 장소와 시각적 장면에 우선적으로 반응하는 측두엽 영역
  • 눈에도 괄약근이 있음
  • 각막(cornea)
    • 눈 가운데 부위에 있는 안구 표면의 투명한 막으로 외부로부터 눈을 보호
  • 동공(pupil)
    • 홍채의 중심에 위치한 원모양의 빈 공간
  • 공막(sclear)
    • 각막을 제외한 안구의 대부분을 싸고 있는 흰색의 질긴 섬유조직
  • 홍채(iris)
    • 동공 주위 조직으로 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절하는 조리개 역할
  • 모양체근(ciliary muscle)
    • 안구의 수정체를 수축, 이완시켜 초점이 맺히게 하는 근육
  • 맥락막(choroid)
    • 망막과 공막 사이에 존재하는 층
  • 수정체(lens)
    • 눈 안에 있는 양면이 볼록한 렌즈 형태의 투명한 조직으로 빛이 통과할 때 빛을 모아주는 역할
  • 수정체는 탄력이 좋기 때문에 가만히 두면 원형으로 돌아가는 성질이 있다.
  • 수정체 주위의 인대에 의해 굴절이 생긴다.
  • 기본적으로 각막은 42디옵터, 수정체는 12디옵터의 굴절률을 가지고 있다.
  • 수정체의 굴절률은 30대에 절반 이하로 떨어지며 노화가 진행될 수록 0에 가까워지게 된다.
  • 망막의 핵심은 중심와에 있는 원추세포에 있으며, 낮에 색깔을 식별하는 역할을 한다.

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  • 근접반사가 일어나는 가장 일반적인 예는 책을 읽을 때
  • 근접반사를 이해하면 의식적 & 무의식적 시각의 차이를 알 수 있다.
  • 망막에서 나온 시신경 섬유다발은 비측의 경우에만 교차한다.
  • 근거리를 볼 때 눈동자가 모아져서 초점이 짧아지는데, 이때 내직근의 움직임은 동안신경에 의해 이루어진다.
  • 더 자세히 보기 위해서는 굴절률이 높아져야 하는데, 이때 눈을 움직이는 인대의 이완에는 부교감신경이 작용한다.
  • 동공반사(pupillary reflex)
    • 동공이 반사 작용에 의해 축소되거나 확대되는 현상
  • 모양체신경절(ciliary ganglion)
    • 부교감신경섬유와 동안신경이 함께 안와로 들어와 모양체신경절로 연결
  • 원근조절(accommodation)
    • 물체의 거리에 따라 눈에 있는 수정체 모양을 조절하여 물체의 초점이 망막에 맺히도록 하는 과정
  • 전두안구영역(frontal eye field)
    • 대뇌외측표면 브로드만 영역 8의 하부에 위치. 안구의 수의성 연동운동을 조절하는 작용
  • 추적운동(pursuit movement)
    • 느리게 움직이는 대상을 안구가 추적하는 동안 관찰되는 안구 운동
  • 눈의 단속성 운동(saccadic movement)
    • 주시점이 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 때 안구의 단속적, 이상적인 빠른 운동을 칭함.
  • 시각은 정보를 일차적으로 받아들이는 V1 영역까지도 무의식적으로 일어난다.
  • 선명한 상을 얻기 위해 수정체를 두껍게 해 굴절률을 높이고 홍채를 닫아 구면수차를 줄이는 과정도 무의식적인 움직임이다.
  • 두 눈으로 한 점을 주시하는 폭주, 수정체 모양을 조절하는 원근조절, 홍채의 수축을 근접반사의 3요소라 한다.
  • LGN은 총 6개의 층으로 구성되어 있다
  • LGN을 구성하는 소세포의 핵심은 색깔(color), 대세포의 핵심은 움직임(motion)이다.
  • 시각 정보를 일차적으로 받아들이는 부위인 V1 역시 6개의 층으로 되어 있다.
  • 미토콘드리아 염색 실험 결과 V1 영역의 2, 3번 층에서 얼룩무늬가 발견되었다.
  • Blob은 곧 색깔의 발견이다.
  • IPS(intraparietal sulcus)
    • 시, 공간적 작업기억을 담당, 시각적인 운동정보 처리
  • MIP(medial intraparietal)
    • 물건을 파악하고 어떤 경로로 손을 뻗어야 되는지 계산하는 단계
  • VIP(ventral intraparietal)
    • 얼마만큼 움직일 것인지 예측하는 단계
  • AIP(anterior intraparietal)
    • 대상의 모양에 따라서 손의 모양이 바뀌는 단계
  • LIP(lateral intraparietal)
    • 안구에 시고정된 표적 위치와 벗어난 표적의 위치간의 오류 등에 대한 정보를 제공
  • CIP(caudal intraparietal)
    • 입체의 깊이를 인식하는 단계
  • 시각의 본질
    • 형태
    • 움직임
    • 색깔 – 영장류에 와서 발전
  • 캄브리아기 이후 시각이 발달하면서 위장술이 발달
    • 사기, 거짓말은 언어적 위장이다.

4

  • V1(1차 시각영역)
    • 후두엽 뒤쪽에 위치하여 시각 정보를 일차적으로 받아들이는 부위
  • V2(2차 시각영역)
    • 물체의 기본적인 선과 경계, 모서리를 구분하는 구실
  • V3(3차 시각영역)
    • 형태를 주로 담당
  • V4(4차 시각영역)
    • 형태와 색채를 담당
  • V5(5차 시각영역) = MT(middle temporal)
    • 물체의 움직임 인식에 관여
  • 하측두피질(TEO 영역)
    • 형태, 크기, 방향, 색채, 밝기 등이 다른 두 가지 단순한 이차원적 패턴 변별
  • 대세포(magnocellular cell)
    • LGN의 아래 2층은 큰 세포체를 가지는 신경원들로 구성
  • 소세포(parvocellular cell)
    • LGN의 위 4층은 작은 세포체를 가지는 신경원들로 구성
  • Blob
    • 특정 색깔에 반응하며 대뇌의 1차 시각령에 존재
  • Interblob(방울사이)
    • Blob(방울)과 blob 사이를 의미. 색은 구별하지 않고 방향과 각도를 감지
  • Thick stripe
    • 움직임을 분석하는 회로
  • Inter stripe
    • 형태를 감지하는 회로
  • Thin stripe
    • 색을 감지하는 회로
  • M-pathway
    • 물체의 움직임과 전체적인 형태를 인식하는 경로
  • P-pathway
    • 물체의 색을 인식하는 경로
  • P-IB pathway
    • 물체의 세부적인 형태를 인식하는 경로
  • 간상세포(rod cell)
    • 척추동물의 눈에 존재하는 가늘고 긴 단세포의 광수용기
  • 원추세포(cone cell)
    • 안구당 약 6-7백만 개가 망막의 중심에 대부분 밀집. 빛의 파장에 따라 반응하여 색을 식별.
  • 양극세포(bipolar cell)
    • 망막을 구성하는 신경 세포의 한 종류. 시세포와 신경절세포 사이를 연결
  • 망막 신경절 세포(retinal ganglion cell)
    • 시각 정보를 전달하는 시신경을 구성
  • 수평세포(horizontal cell)
    • 망막을 가로질러 측면으로 신호를 전달하는 뉴런
  • 무축삭세포(amacrine cell)
    • 척추동물 망막의 내망상층에서 옆으로 신경연락을 맡고 있는 축삭이 없는 세포
  • 시각의 핵심은 색깔, 형태, 움직임 그리고 깊이에 있다.
  • TE 영역에서 색깔, 형태를 담당하며 측두엽으로 흐른다.
  • 움직임과 깊이는 두정엽으로 흐르며 손가락 운동과 연관되어 있다.
    • 눈으로 보는 것은 손으로 더듬는 것과 같다.
  • 영장류의 핵심은 손가락 운동과 시각이다. 즉 시각의 경로를 알면 영장류의 진화과정을 이해할 수 있다.
  • 멜라닌(melanin)
    • 동물의 조직에 있는 검은색이나 흑갈색의 색소. 양에 따라 피부나 머리카락, 망막의 색깔이 결정된다.
  • 옵신(opsin)
    • 간상세포에 있는 시각색소인 로돕신을 구성하는 막단백질
  • 레티날(retinal)
    • 비타민A(레티놀)의 활성 본체인 레티노인산의 대사중간체
  • 망막 신경절 세포(retinal ganglion cell)
    • 시각 정보를 전달하는 시신경을 구성
  • 인지질 이중막(phospholipid bilayer)
    • 수용액 내에서 인지질이 친수부분을 직접 수상에 접하고 소수 부분을 평행하게 배열한 2분자 두께의 구조
  • 활동전위(action potential)
    • 근육, 신경 등 흥분성 세포의 흥분에 의한 세포막의 일시적인 전위 변화
  • 사람의 망막은 시각정보를 받아들이고 처리하는 5개의 뉴런층으로 구성되어 있다.
  • 우리가 시각을 인지하는 것은 망막세포에서 신경절세포, 대뇌로 이어지는 일련의 과정이다.
  • 시각의 최초 발생지는 원추세포, 간상세포의 디스크에 있는 레티날과 옵신에 있다.
  • 어둠 속에서 레티날은 cis형으로 존재하지만, 빛이 닿으면 cis에서 trans로 변화한다.
    • 시간이 지나면 ATP를 이용해서 다시 원래 형태로 되돌린다.
  • 간상세포, 원추세포에서는 활동전위가 발생하지 않으며, 활동전위의 발생은 신경절 세포에서 일어난다.
  • 시각의 흐름은 움직임을 인지하는 dorsal path(등쪽 시각경로)와 형태, 색깔을 파악하는 ventral path(배쪽 시각경로)으로 나뉜다.
  • 시각 영역은 대뇌피질의 절반에 해당되며, 시각에 대한 연구는 곧 대뇌피질에 대한 연구와 같다.

5

  • 전정안구반사 VOR(vestibulo-ocular reflex)
    • 머리 회전 시 머리 회전 속도와 동일하게 반대 방향으로 안구를 움직임으로써 선명한 시각을 얻게 하는 반응
  • 외직근(lateral rectus muscle)
    • 바깥쪽으로 눈알을 돌리는 작용
  • 내직근(medial rectus muscle)
    • 안쪽으로 눈알을 돌리는 작용
  • 외전신경(abducens nerve)
    • 안구를 바깥쪽으로 향하게 하는 6번 뇌신경
  • 동안신경(oculomotor nerve)
    • 안구의 운동이나 동공의 움직임을 지배하는 뇌신경으로 3번 뇌신경
  • 전정신경(vestibular nerve)
    • 평형감을 뇌에 전달하는 청신경의 일부
  • 세반고리관(semicircular canal)
    • 귀 안에 위치하는 감각기관으로 몸의 회전, 가속을 느끼는 기관
  • 전정안구반사는 갑작스런 머리의 움직임을 보상하기 위해 일어나는 반사적인 안구 운동이다.
  • 전정안구반사로 인해 고개를 움직일 때도 사물을 정확하게 보며 몸의 빠른 움직임에도 균형을 정확하게 잡을 수 있다.
  • 시신경(optic nerve)
    • 망막에서 받아들인 시각정보를 뇌에 전달하는 역할. 120만개 정도의 신경섬유로 이루어진 2번 뇌신경
  • 시교차(optic chiasma)
    • 두 눈의 망막에서 나와 대뇌 중추로 가는 시신경의 교차
  • 이측망막(temporal retina)
    • 중심와를 기준으로 외측 또는 귀 쪽의 망막
  • 비측망막(nasal retina)
    • 중심와를 기준으로 코 쪽의 망막
  • 외측슬상체핵 LGN(lateral geniculate nucleus)
    • 시상에서 감각 정보를 중개하는 신경핵
  • 상구(superior colliculus)
    • 중뇌의 상부에 있는 돌출부로 시각계의 일부. 눈 운동 조절에 중요한 역할
  • 시운동반사(optokinetic reflex)
    • 움직이는 물체의 망막영상을 고정하기 위해서 일으키는 안구운동
  • 내측세로다발(medial longitudinal fasciculus)
    • 상행성분과 하행성분이 함께 있는 복합섬유다발. 몸의 균형 유지 역할
  • 안구운동(eye movement)
    • 안구가 회전하여 시축의 방향이 움직이는 것. 좌우의 안구에 각각 6개의 안근이 붙어 있어서 그것이 수축하면 움직인다.
  • 눈을 돌리는 것은 주의력을 작동시키는 것으로 집중(attention)은 눈을 어디로 움직일 것인가의 문제다
  • 미각, 후각은 영역이 작기 때문에 언어를 만드는데 크게 영향을 주지 않는다.
  • 시각은 뇌 영역의 절반가량을 차지하며 전기적 자극이 강력하기 때문에 언어를 만드는 기본 요소로 작용한다.
  • 언어는 손동작에서 기원했다.
    • 시각을 통해 손, 공간, 소리가 연결되면서 M1(일차운동피질)을 자극해 소리를 만들어 냄
  • 중심구(central sulcus)
    • 뇌에서 전두엽과 두정엽의 경계를 이루는 깊은 고랑
  • 외측구(lateral sulcus)
    • 측두엽과 두정엽 아래쪽의 피질이 나뉘는 고랑
  • 브로카 영역(broca’s area)
    • 인간의 좌반구 하측 전두엽의 일부로 1861년에 피에르 폴 브로카가 발견. 언어의 생성 및 제어와 관련
  • 하두정엽 IPL(inferior parietal lobule)
    • 두정엽 내의 영역으로 거울신경세포가 발견된 부위
  • 두정엽내고랑 IPS(intraparietal sulcus)
    • 시, 공간적 작업 기억을 담당하며 시각적인 운동정보를 처리하는 곳
  • 일차체감각영역 S1(primary somatosensory area)
    • 촉감과 기타 피부 및 근육의 정보를 일차적으로 처리하는 영역
  • 일차운동피질(M1)
    • 운동뉴런을 움직여 근육이 움직ㅇ리 수 있게 명령 신호를 보내는 두뇌 영역
  • 일차청각피질(A1)
    • 청각정보를 일차적으로 받아들이는 측두엽의 한 부위
  • 후측두피질(posterior temporal cortex)
    • 말의 청각적 표상과 의미 사이에서 정보를 교환하는 곳
  • 궁상속(arcuate fasciculus)
    • 브로카 영역과 베르니케 영역 사이를 이어주는 활 모양의 섬유다발
  • 성도(vocal tract)
    • 성대에서 입술 또는 콧구멍에 이르는 통로
  • 각회(angular gyrus)
    • 두정엽과 측두엽의 윗부분에 위치. 이 부분이 망가지면 언어의 문법 등을 이해하지 못하게 된다.
  • 연상회(supramarginal gyrus)
    • 정보를 받아 다른 운동감각영역이나 변연계로 보낸다.
  • IPS(하두정엽) 영역에서 손과 시각, IPL(두정엽내고랑) 영역에서 공간과 시각이 연결된다.
  • 손과 시각이 결합해 운동출력으로 표출된 것이 손운동(hand movement)이다.
  • 즉, 언어는 손동작에서 기원한다.
  • 시각을 통해 손, 공간, 소리가 연결되면서 M1을 자극해 소리를 만들어 낸다.
  • 뇌과학적 근본 바탕은 시각의 이해에서 비롯된다.
  • 움직임의 진화
    • 몸 전체 (어류) -> 협응적 사지 운동 (파충류) -> 개별적 사지말단운동(영장류)
  • 인간을 구별하는 것은 손가락과 눈동자.
  • 눈과 손동작이 상호작용을 통해 공진화(coevolution) 함
  • 문장을 만들 수 있는 것은 인간 뿐이다.
    • 동물들도 동작, 소리, 장면을 생성할 수 있지만 단발적, 반사적으로 일어난다.
    • 다른 동물들은 단어만으로 커뮤니케이션할 뿐. 문장으로는 못 만듦.
    • 덕분에 인간만 언어를 가지게 되었음.

 

[ssba]

The author

지성을 추구하는 디자이너/ suyeongpark@abyne.com

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