착시 (1) "시각 지각의 작동 원리"
- 건강의학 / 문광주 기자 / 2025-09-19 22:47:20
3분 읽기
- 모든 환경 정보의 약 60%가 눈을 통해 뇌에 도달
- 눈은 빛 자극을 흡수해 시신경의 신경절 세포를 통해 뇌로 전달되는 전기 신호로 변환
- 인간 눈의 망막에는 무려 1억 2천 6백만 개의 광수용체가 있다
- 개별적인 시각 자극의 합이나 순서를 인지하는 것이 아니라, 전체적인 이미지를 인지
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시각 지각의 작동 원리: 어떻게 속일 수 있을까?
눈은 시각 지각의 시작점이다. 모든 환경 정보의 약 60%가 눈을 통해 뇌에 도달한다. 눈은 빛 자극을 흡수해 시신경의 신경절 세포를 통해 뇌로 전달되는 전기 신호로 변환한다.
간상세포와 원추세포
인간 눈의 망막에는 무려 1억 2천 6백만 개의 광수용체가 있다. 이들은 소위 간상세포와 원추세포로 나뉜다. 간상세포는 원추세포보다 빛에 훨씬 더 민감하지만 색상을 구분할 수는 없다. 반면 원추세포의 다양한 청, 녹, 적 감각 세포는 우리가 색상을 볼 수 있게 해준다.
하지만 해가 지면 원뿔세포는 빛에 대한 민감도가 감소해 더 반응하지 않는다. "모든 고양이는 밤에 회색이다"라는 말이 있는데, 이는 우리가 달빛 아래에서만 간상세포로 보기 때문이다. 대부분 원뿔세포는 황반, 즉 눈의 중심와에 위치한다. 광수용체 세포는 눈 뒤쪽 중앙의 얕은 움푹 들어간 곳에 특히 밀집되어 있어 시력이 가장 선명하게 보이는 영역이다. 그리고 시력이 가장 선명하게 보이는 부분은 거의 전부 빛에 덜 민감한 원뿔세포로 이루어져 있기 때문에 어둠 속에서는 시력이 약해진다.
중심와 주변부에는 원뿔세포와 간상세포가 섞여 있으며, 망막 바깥쪽 가장자리에는 간상세포만 있다. 시신경이 빠져나가는 지점을 "맹점"이라고 한다. 이 부위에는 감각 세포가 없다. 하지만 뇌는 이미지의 부족한 부분을 보완하는데, 이는 오늘날 인공지능이 이미지 결함을 교정하는 방식과 유사하다.
수용 영역
이미지를 의식적으로 인식하려면 전기 자극이 눈에서 뇌로 전달되어야 한다. 시신경은 1억 2600만 개의 시각 감각 세포와 비교했을 때 "겨우" 80만 개의 신경절 세포로 구성되어 있다. 각 신경절 세포는 다양한 광수용체 세포로부터 신호를 받지만, 각 광수용체 세포는 또한 여러 신경 세포에 자극을 전달한다.
더 나아가, 광수용체 세포는 "수평적으로" 상호 연결되어 있어 서로 영향을 미친다. 빛 자극의 종류에 따라, 이는 이웃 세포에서 자극의 증폭 또는 억제로 이어진다. 신경절을 통해 자극을 전달하는 모든 광수용체 세포를 "수용체 영역"이라고 한다. 이렇게 풍부한 빛 자극은 뇌가 실제 처리를 담당하기 전에 눈에서 대략적으로 조직되고 걸러진다.
우리는 모양(형태)을 본다.
망막이 보는 것을 일대일로 재현한다고 해서 반드시 이해할 수 있는 이미지가 나타나는 것은 아니다. 오히려 뇌의 패턴 분석이 필요하다. 전달된 빛 자극은 분류하기 전에 먼저 해석되어야 한다. 따라서 시각의 상당 부분은 뇌에서만 일어난다. 따라서 20세기 초 프랑크푸르트의 심리학자 막스 베르트하이머(Max wertheimer)의 "게슈탈트 이론"은 인간이 "게슈탈트"를 볼 수밖에 없다고 공식화했다.
우리는 개별적인 시각 자극의 합이나 순서를 인지하는 것이 아니라, 전체적인 이미지를 인지한다. 우리의 감각은 항상 질서를 추구하고, 우리가 보는 것에 대한 가장 단순하고 의미 있는 해석을 추구한다. 따라서 장면을 관찰하면 항상 가능한 가장 단순한 구조를 인지하게 된다. 매우 독특한 모양에는 원, 직각, 직선이 있다.
변칙과 혼란
우리의 시지각 체계는 고도로 발달되어 있으며 환경 조건에 적응되어 있다. 그럼에도 불구하고, 착시에 의해 속을 수 있다. 그러나 이러한 착시는 시각적 기능의 부족이 아니라, 시각 체계의 처리 과정을 오도하는 시각적 자극에 의해 발생한다. 이런 일이 어떻게 그리고 왜 일어나는지는 환상에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라 시각적 인식의 기본에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다. (계속)
- 모든 환경 정보의 약 60%가 눈을 통해 뇌에 도달
- 눈은 빛 자극을 흡수해 시신경의 신경절 세포를 통해 뇌로 전달되는 전기 신호로 변환
- 인간 눈의 망막에는 무려 1억 2천 6백만 개의 광수용체가 있다
- 개별적인 시각 자극의 합이나 순서를 인지하는 것이 아니라, 전체적인 이미지를 인지
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착시
우리의 지각은 착시에 의해 종종 오도된다. 실제로 존재하지 않는 모양, 색깔, 또는 현상을 보게 되는 것이다. 왜 그럴까? 우리의 뇌는 왜 이런 착시를 일으키는 걸까? 그리고 이러한 착시는 어떻게 작동할까?
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시각 지각의 작동 원리: 어떻게 속일 수 있을까?
눈은 시각 지각의 시작점이다. 모든 환경 정보의 약 60%가 눈을 통해 뇌에 도달한다. 눈은 빛 자극을 흡수해 시신경의 신경절 세포를 통해 뇌로 전달되는 전기 신호로 변환한다.
간상세포와 원추세포
인간 눈의 망막에는 무려 1억 2천 6백만 개의 광수용체가 있다. 이들은 소위 간상세포와 원추세포로 나뉜다. 간상세포는 원추세포보다 빛에 훨씬 더 민감하지만 색상을 구분할 수는 없다. 반면 원추세포의 다양한 청, 녹, 적 감각 세포는 우리가 색상을 볼 수 있게 해준다.
하지만 해가 지면 원뿔세포는 빛에 대한 민감도가 감소해 더 반응하지 않는다. "모든 고양이는 밤에 회색이다"라는 말이 있는데, 이는 우리가 달빛 아래에서만 간상세포로 보기 때문이다. 대부분 원뿔세포는 황반, 즉 눈의 중심와에 위치한다. 광수용체 세포는 눈 뒤쪽 중앙의 얕은 움푹 들어간 곳에 특히 밀집되어 있어 시력이 가장 선명하게 보이는 영역이다. 그리고 시력이 가장 선명하게 보이는 부분은 거의 전부 빛에 덜 민감한 원뿔세포로 이루어져 있기 때문에 어둠 속에서는 시력이 약해진다.
중심와 주변부에는 원뿔세포와 간상세포가 섞여 있으며, 망막 바깥쪽 가장자리에는 간상세포만 있다. 시신경이 빠져나가는 지점을 "맹점"이라고 한다. 이 부위에는 감각 세포가 없다. 하지만 뇌는 이미지의 부족한 부분을 보완하는데, 이는 오늘날 인공지능이 이미지 결함을 교정하는 방식과 유사하다.
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| ▲ 출처: https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%99%8D%EC%B1%84#/media/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EC%82%AC%EB%9E%8C_%EB%88%88%EC%9D%98_%EA%B5%AC%EC%A1%B0.png |
수용 영역
이미지를 의식적으로 인식하려면 전기 자극이 눈에서 뇌로 전달되어야 한다. 시신경은 1억 2600만 개의 시각 감각 세포와 비교했을 때 "겨우" 80만 개의 신경절 세포로 구성되어 있다. 각 신경절 세포는 다양한 광수용체 세포로부터 신호를 받지만, 각 광수용체 세포는 또한 여러 신경 세포에 자극을 전달한다.
더 나아가, 광수용체 세포는 "수평적으로" 상호 연결되어 있어 서로 영향을 미친다. 빛 자극의 종류에 따라, 이는 이웃 세포에서 자극의 증폭 또는 억제로 이어진다. 신경절을 통해 자극을 전달하는 모든 광수용체 세포를 "수용체 영역"이라고 한다. 이렇게 풍부한 빛 자극은 뇌가 실제 처리를 담당하기 전에 눈에서 대략적으로 조직되고 걸러진다.
우리는 모양(형태)을 본다.
망막이 보는 것을 일대일로 재현한다고 해서 반드시 이해할 수 있는 이미지가 나타나는 것은 아니다. 오히려 뇌의 패턴 분석이 필요하다. 전달된 빛 자극은 분류하기 전에 먼저 해석되어야 한다. 따라서 시각의 상당 부분은 뇌에서만 일어난다. 따라서 20세기 초 프랑크푸르트의 심리학자 막스 베르트하이머(Max wertheimer)의 "게슈탈트 이론"은 인간이 "게슈탈트"를 볼 수밖에 없다고 공식화했다.
우리는 개별적인 시각 자극의 합이나 순서를 인지하는 것이 아니라, 전체적인 이미지를 인지한다. 우리의 감각은 항상 질서를 추구하고, 우리가 보는 것에 대한 가장 단순하고 의미 있는 해석을 추구한다. 따라서 장면을 관찰하면 항상 가능한 가장 단순한 구조를 인지하게 된다. 매우 독특한 모양에는 원, 직각, 직선이 있다.
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변칙과 혼란
우리의 시지각 체계는 고도로 발달되어 있으며 환경 조건에 적응되어 있다. 그럼에도 불구하고, 착시에 의해 속을 수 있다. 그러나 이러한 착시는 시각적 기능의 부족이 아니라, 시각 체계의 처리 과정을 오도하는 시각적 자극에 의해 발생한다. 이런 일이 어떻게 그리고 왜 일어나는지는 환상에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라 시각적 인식의 기본에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다. (계속)
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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