척추동물의 눈

눈은 물체에 비친 광자(photon)들을 수정체에 모아서 망막의 광수용기(photo receptor)에 전달한다.

그리고 광수용기는 이것을 전기 에너지로 바꾸어 패턴화시킨 후 축삭돌기를 통해 뇌에 전달해준다.

즉, 빛을 감지하는 센서의 역할을 하는 것이 광수용기인데 역할이 빛을 감지하는 것이기에 당연히 빛과 가장 가까운 곳에 설치되어 있어야 한다. 그러나 이것이 척추동물(인간 포함)의 눈에서는 망막의 정반대편에 자리잡고 있어(역망막, inverted retina) 아주 단순한 광학적 문제를 야기한다. 빛이 있고, 무언가가 있고, 센서가 있으면 그림자가 생길 수 밖에 없다.

따라서 눈이 세상을 그대로 인식한다면 우리 눈에는 빛과 센서 사이에 있는 혈관들의 그림자가 항상 보여야 한다.



 

 


허나 이상하게도 우리 눈에는 그러한 것들이 전혀 보이지 않는다. 어떻게 된 일일까? 그것은 뇌가 해석을 하기 때문이다.

뇌는 이 혈관들이 외부 세상의 데이터가 아니라 눈 안에 존재하는 것임을 알기 때문에 보이는 것을 보이지 않는다고 해석하는 것이다. 뇌는 눈이라는 사진기로 찍은 사진 한 장 한 장을 순서대로 정보처리하는 것이 아니라, 그 사진들 간의 차이값을 계산한다. 다시 말해, 움직이는 것은 존재한다고 인식하지만 움직이지 않는 것은 없다고 생각하는 것이다. 여기서 또 다시 문제가 생기는데 바위는 움직이지 않는다. 차이값이 생기지 않는다는 얘긴데 그렇다면 어떻게 바위를 인식하여 머리를 부딪히지 않을 수 있을까? 답은 눈이 스스로 움직이는 것이다. 눈을 감싸고 있는 힘줄 여섯 개가 눈을 움직이게 하여 우리의 눈은 지금 이 순간에도 계속 돌고 있다. 그리고 혈관들은 눈과 함께 움직이기 때문에 혈관의 차이값은 0, 즉 뇌에 인식되지 않는 것이다. 눈이 움직이기 때문에 물체가 눈에 흔들려서 꽂히는 이 현상(패닝, panning)을 해결하기 위해 척추동물의 뇌는 어마어마한 비용을 들여서 문제를 해결하게 된다. 뇌 기능의 20~25%를 동작 보정(motion correction)에 쓰는 것이다.


왜 이렇게 이렇게 비합리적으로 설계된 것인가? 답은 진화의 역사에 있다. 척추동물의 눈은 투명한 피부 밑에 있던 빛에 민감한 세포들로부터 발달되었다. 이 세포들에는 혈관과 신경들이 연결되어 있었는데 당시로서는 다분히 합리적인 설계였다. 이 때문에 수억 년 후인 오늘 날에도 빛이 혈관과 신경세포들을 지나쳐야만 시각세포에 도달할 수 있게 된 것이다.

이렇게 잘못 설계된 눈 때문에 뇌는 항상 해석을 하여 세상을 인식한다. 만약 감각 기관이 전달해주는 정보를 그대로 받아들였다간 큰일이 나는 것이다. 착시는 이러한 뇌의 해석에 의해 생기는 것이다. 눈이 가져다주는 정보를 뇌는 온전히 믿지 않는다.