시각세포와 색맹과 그외 다양한 시각반응들.

흔히 색을 전혀 알아보지 못하거나, 잘 구분 할 수 없는 색각이상이 발생한다. 색에 대한 인식이 조금 다를 정도라면 일상생활에서 정보소통이나 교환에 문제가 없지만 색에 대한 인식 차이가 커서 정상인과 아예다른 색각을 가지는 경우 이를 색각이상이라고 한다. 색각이상은 정도에 따라서 색맹과 색약으로 구분되며 이는 눈에서 색을 담당하는 시각세포 들에 이상이 생길때 발생한다. 시각세포 그리고 그의 손상으로 발생하는 색각 이상에 대한 이해가 필요하다.

 

시각 세포는 어떻게 반응을 하는가 ?

 

 

우리 눈의 주 시각세포인 원추세포와 막대세포는 망막과 함께 눈으로 들어오는 빛과 색깔을 감지하는 주 역할을 한다. 이들은 광화학반응 과정을 통해서 빛을 색깔로 인식하는 과정을 걸친다. 우선 빛이 색소소분자를 비추면, 분자의 모양이 변하면서 로돕신이 활성화된다. 이때 막대세포의 바깥 세포말(outer membrane)은 많은 이온 채널을 가지고 있는데, 어두울 때 이온채널은 cgmp ( cyclic guanosine monophosphate) 이라는 물질에 의해서 열려 있게 된다.

 

이렇게 로돕신이 활성화되면 cgmp가 gmp로 변환되면서 나트륨 이온채널을 닫는데, 이때 나트륨 이온 채널이 닫히면 막대세포의 내부는 음전기를 띠게 되며 ,양극 세포와 신경절 세포층에 전기화학적 변화를 일으켜서 신경신호가 발생하게 된다. 발생된 신경신호는 시신경 섬유를 따라서 뇌에 전달되고 로돕신 분자 하나는 많은 cgmp분자를 gmp 분자로 변환하기 때문에 막대세포가 어두운 빛에도 즉 약한 빛 자극에도 크게 증폭되게 된다.

 

색깔은 rerd, green , blue 빨강. 초록 , 파랑의 세가지 종류의 색소분자를 각각 포함하는 세 종류의 원추세포의 의해서 발생하며, 각 색소 분자는 레티넨과 옵신으로 구성되어 있지만, 흡수하는 색깔에 따라서 옵신분자 구조에 약간 차이가 생긴다.

 

시각 반응에는 어떤 것이 있는가?

 

 

시각 반응 중에는 빛의 강도가 1천배 이상 감소하면 순간적으로 어두움을 느끼지만 얼마 후에 시력이 회복되는 암순응 현상이 존재한다. 암순응은 막대세포와 원추세포에서 광민감성 화합물의 공급을 늘이는 데 필요한 시간 때문에 생기며, 원추세포는 어둠에 빨리 순응하는 세포로 약 5분 후 최대 민감도에 도달한다. 이에 비해 막대세포는 약 15분 후에 대부분 순응 하지만 30분에서 60분까지 순응을 계속하며 느린 순응을 보인다.

 

또 다른 반응 으로는 맹점이 존재한다. 맹점(blind spot)은 시축으로 부터 13도~18도 범위 지역인 원추세포와 막대세포가 존재하지 않는 지점을 말한다. 이곳으로 시신경과 혈관이 지나가는데 맹점은 크게 보면 코를 향한 쪽에 존재 한다. 맹점은 이미지가 한쪽 눈에 맺히면 다른 쪽 눈에는 맹점을 비켜가는 현상이 나타난다.

 

맹점을 확인 해 볼 수 있는 방법으로는 테이블 위에 수평선을 긋고,  약 10cm 간격으로 5개의 동전을 둔 뒤, 한쪽 눈을 감고 다른 쪽 눈으로 가운데 동전을 바라보면 보는 거리를 조절하여 주위의 동전을 사라지게 하며 혹인 해 볼 수 있는데, 맹점은 꽤 커서 하늘에서 옆으로 11개의 보름달을 펼친 각도에 해당하는 범위까지 영향을 끼친다.

 

또 다른 반응으로는 색맹이라는 반응이 존재한다. 보통 완전한 색맹은 매우 드물게 나타난다. 색맹은 세가지 종류의 원추세포에서 한 가지가 없거나, 수가 부족하면 색맹 또는 색약으로 나타나는데, 주로 빨강 또는 초록색이 없는 경우일때가 흔하고, 남성의 약 5~8%가 이에 해당한다. 만약 빨강색 원추세포가 없다면 초록색이 강조되어 보인다.

 

마지막으로 시각역치 라는 반응이 존재한다. 시각역치는 눈으로 볼 수 있는 최소광자를 뜻한다. 실험에 의하면 막대세포는 최소한 두 개의 광자를 흡수해야만 시각 신호를 낼수 있다고 한다. 90개의 광자가 동시에 눈에 들어오면 실제로 10개 이하만이 광수용체에서 흡수되는데 들어오는 광자의 약 3%는 각막의 표면에서, 약 50%는 각막 , 수정체, 방수, 유리체 등에서 흡수된다. 막대세포에 도달한 빛의 20%만이 막대세포에 흡수되며 이때 막대세포를 지나치는 광자는 백스톱에서 흡수가 된다. 고양이과 동물들은 막대세포의 뒤에 반사체가 코팅되어 있어서 반사되는 빛도 흡수 할 수 있으며, 때문에 어두운 빛을 비추면 코팅된 부위에서 빛이 반사되어 눈에서도 빛이 나오는 현상이 나타난다.