눈의 생리적 기능

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사람이 사물을 보고 인지하기 위해서는 눈에서 여러 가지 기능을 필요로 한다. 빛이 굴절이 되고 수정체가 조절이 되고 일정한 안압도 필요하며 빛과 색각에 반응도 필요로 한다. 망막에 상이 맺히고 뇌로 정보를 전달하기 위해서는 여러 기능이 필요하다.

망막에 상이 맺히기 위해서는 굴절이 필요한데 안구에서의 주된 굴절면은 각막의 앞면이며 각막은 약 43 디옵터 정도의 굴절력을 가지고 있고 안구로 들어가는 광선은 각막에서 한번 굴절이 된 후에 방수를 통과하고 한 번 더 수정체에서 굴절이 되며 수정체의 뒷면과 앞면은 모두 볼록한 형태이지만 수정체 앞면의 굴절력이 낮은데 그 이유는 양면이 모두 방수에 잠겨 있고 각막은 공기와 접촉해 있기 때문이다. 어린 사람 같은 경우에는 섬모체 소대와 수정체의 변화에 의한 눈의 조절로 수정체의 두께를 변화시켜 굴절력을 19~33 디옵터까지 변화폭이 14 디옵터까지 가능하여 수정체는 단백질로 이루어져 있기 때문에 굴절의 전체 수치는 각각의 단백질보다 크다. 안구의 길이와 안구 앞쪽의 굴절력 간의 일치가 이루어지지 않으면 굴절이상이라는 현상이 일어나는데 굴절이상은 수정체의 굴절력과 각막과 안구의 길이로 결정이 되어 안구의 길이와 굴절력은 서로 관련이 있다고 본다. 안구의 길이는 22~27밀리미터이고 이상이 없는 상태의 안구 굴절력은 52~63 디옵터이고 사람의 눈은 안구로 투과되는 평행한 광선의 초점을 망막에 맺히게 하는데 필요로 하는 굴절력을 가지고 있다. 안구의 길이와 안구의 굴절력 간의 조합이 이루어지지 않는다면 굴절이상이 생기며 안구의 길이가 길거나 굴절력이 크다면 망막의 앞쪽에 상이 맺히게 되는 근시가 된다. 안구의 길이가 길어서 생기는 근시는 축성 근시라 부르고 큰 굴절력에 의해 생기는 근시는 굴절성 근시라고 하며 근시는 비교적 가까운 거리에 있는 물체는 잘 보이지만 멀리 있는 물체는 흐리게 보이게 된다. 근시는 오목렌즈를 이용해서 망막에 상이 잘 맺히게 하여 교정을 한다. 반대로 안구의 길이가 짧거나 굴절력이 작다면 망막의 뒤쪽에 상이 맺히는 원시가 되고 안구의 길이가 짧은 것이 원인이라면 축성 원시이고 작은 굴절력에 의한 원인이라면 굴절성 원시이고 대부분의 원시는 축성 원시이다. 교정은 볼록렌즈를 통해 이루어지며 정시 안은 안구 조절을 하지 않은 상태에서 무한한 한 점에서부터 오는 평행 광선이 망막 면에 상을 맺는 눈을 말하고 정시 또는 정상 시라고 한다.

안압이란 안구 내부의 압력을 말하는 것인데 방수의 분비와 순환으로 유지되며 안구의 형태를 유지하기 위해서는 대기압보다 높은 수치여야 하며 녹내장의 진단에 중요한 역할을 하며 정상 안압의 범위는 10~20mmHg이다. 일반적으로 안압이 21mmHg가 넘는다면 높은 안압이라고 보지만 안구의 상태에 따라 다르게 나타날 수 있고 정상적인 눈에서도 하루에 2~5mmHg 정도의 변화가 있을 수 있으며 안압이 비정상적으로 상승한다면 녹내장의 발병을 의심할 수 있고 시신경의 손상을 초래할 수 있으며 정상적인 안압의 유지가 어려워진다면 시야 장애나 시신경 손상이 생길 위험이 있다. 상대적으로 안압이 낮은 저 안압 증도 있으며 이것은 보통 5mmHg 이하의 안압인 상태를 말하며 저 안압증은 황반 병증이나 각막 부전이나 맥락막 박리 등을 일으킬 수 있고 안압을 측정할 수 있는 검사는 비접촉 안압계와 접촉 안압계가 있다.

밝은 곳에 있다가 어두운 곳으로 가면 순간적으로 앞이 잘 보이지 않다가도 시간이 지나면 점점 사물이 감지가 되는데 어두울 때 빛을 감지하기 위해 안구가 민감해지는 것을 암순응이라고 하며 이때 동공은 커지게 되고 망막에도 변화가 생긴다. 어두운 곳으로 갔을 때 처음에는 원추세포에서 광 민감 색소가 작용하며 감도를 약 10배로 높이지만 그 후에는 민감도가 증가하여 막대 세포 혹은 간상세포에서 로돕신이 재생되면서 원추세포를 대신하고 암순응이 완료되기까지는 45분 정도가 걸린다. 비타민 A가 결핍이 되면 야맹증에 걸리기 쉽고 암순응에서 물체를 보는 것을 암소 시 또는 암 순응 시라고 한다. 반대로 어두운 곳에 있다가 밝은 곳으로 나오면서 밝은 빛에 적응하려 하는 것을 명 순응이라 하며 처음에는 눈이 부시고 잘 보이지 않다가 시간이 지나면 잘 보이게 되고 광 적응이라고 하며 밝은 빛에 노출될 때 민감도는 많이 감소하게 되고 명순응 때는 시 색소인 로돕신이 하얗게 변하고 동공은 수축하고 망막의 pH는 낮아지며 명순응에서 물체를 보는 것을 명소 시 또는 명 순응 시라고 하며 명순응은 암순응에 비해 빠르게 순응하며 약 1초 정도 걸린다.

휴지 전위는 암순응이 된 안구보다 명순응이 된 안구에서 약 2배 높게 나타나며 각막이 양극성을 지니고 망막색소상피로 결단 지어지고 각막의 전위도는 안구의 뒷부분에 비해서 양성이다.

물체에서 반사되는 빛의 자극을 받는 색각은 주위의 색상이나 광선의 강도에 따라 달라질 수 있으며 광선에는 색상이 없지만 가시광선은 망막에 있는 원추세포를 작용하여 색깔을 인지하게 만들어 준다. 가장 짧은 파장에 반응하는 원추세포는 파란색을 감지하고 중간 파장에 반응하는 원추세포는 초록색을 감지하며 가장 긴 파장에 반응하는 원추세포는 빨간색을 감지하는데 색각은 이 세 종류의 원추세포에 제 각기 다른 작용에 가해져서 생기게 된다. 파란색과 노란색이 섞이거나 초록색과 빨간색이 섞이면 하얀색으로 감지할 수 있는데 이러한 두 쌍의 색상을 보색이라 부르며 빨간색에 반응하는 원추세포와 초록색에 반응하는 원추세포가 자극이 되면 노란색이 느껴진다.

빨간색은 가장 긴 파장인 570 나노미터에서 민감도가 최고에 달하고 초록색은 중간 파장인 505 나노미터에서 민감도가 최고에 달하며 파란색은 짧은 파장인 440 나노미터에서 최고의 민감도로 반응하며 이를 삼원색 이론이라 하며 영국의 의사이자 물리학자인 토마스 영에 의해 제안이 되었다.