눈에는 시각을 위한 여러 세포가 존재합니다. 그중에 색상을 감지하는 세포가 있습니다. 세포의 모양이 원추형이라고 하여 원추세포라고 합니다. 원추세포가 무엇이고 어떠한 일을 하는지 알아봅니다.
종류
원추세포는 0.1 Lux 이상의 빛을 감지하는 세포다. 여기서 럭스는 무슨 말을 표현하는 걸까요? 대체적으로 전구의 밝기를 이야기할 때는 와트(Watt)를 많이 사용합니다. 한데 빛의 조도를 말할 때는 이 럭스(Lux)를 사용하고 광속을 말할 때는 루맨(Lumen)을 사용합니다 보통 한밤중에 별과 달만 떴을 때는 0.25 Lux정도입니다. 그렇다면 원추세포가 감지하는 빛의 정도가 어느 정도 인지 가늠할 수 있을 것입니다. 그만큼 예민하게 빛을 감지하는 인간의 망막에는 약 600만 개 이상의 이 세포와 9천만 개 이상의 간상세포가 존재합니다.
망막에는 세 가지 종류의 세포가 존재합니다. 첫째로 가시광선 가운데 가장 파장이 긴 노랑과 녹색사이의 빛에 예민하며 파장이 564nm에서 가장 민감한 L 원추세포가 있는데 제일 긴 파장(Long-wavelength)을 뜻하고 인간만 가지고 있습니다. 둘째 세포는 중간파장의 빛을 감지하는데 청록과 파랑사이이고 534nm에서 가장 민감하게 반응하는 M 원추세포(Medium- wavelength)라고 합니다. 마지막으로 S 원추세포가 있는데 짧은 파장(Short-wavelength)의 빛에 반응하며 그 색상은 파랑과 보라색 사이입니다. 파장이 420nm일 때 가장 민감합니다.
구조
눈이 보인다고 하는 것은 망막에 통해서 들어온 시신경이 모여서 안구에서 빠져나가고 그것이 머리에서 인식이 되고 사물이 보이는 것입니다. 그 시신경이 모여져서 빠져나가는 곳이 시신경 원반인데 시신경판, 시신경유두 라고 하는데요 이곳을 제외한 망막전체에 이 원추 세포가 분포되어 있습니다. 모양은 원뿔모양이며 길이는 40~50 um정도입니다. 또한 황반은 원추세포로만 구성되어 있는데 세 종류의 원추세포가 골고루 퍼져 있는 망막과 다르게 가장 짧은 파장을 감지하는 S원추세포가 좀 더 많은 편입니다.
시각의 범위
빛이 대기 중으로 들어와서 바로 우리 눈으로 볼 수 있다 하여도 사람이 그 빛을 모두 감지할 수는 없습니다. 인간의 눈으로 감지할 수 있는 빛을 가시광선이라고 합니다. 원추세포가 감지할 수 있는 최대 영역이 가시광선의 범위가 됩니다. 동물들도 빛을 감지하지만 인간과 가시광선의 범위가 달라 우리가 보지 못하는 빛을 본다고 합니다. 곤충은 먹이인 꿀을 얻기 위해 꽃을 찾을 때 자외선을 사용하기도 합니다. 처음엔 태양의 광선을 7개로 나누었는데 아이작 뉴턴이 유리 프리즘을 사용해서 나누었습니다. 이후로 슬릿을 사용해서 좀 더 세밀하게 빛의 파장을 나눌 수 있었습니다.
사람이 감지할 수 있는 가장 긴 파장의 빛은 680nm 이내로 이보다 더 긴 파장의 적외선은 감지할수 없습니다. 또한 사람의 망막은 빛의 파장이 380nm이상은 되어야 감지할수 있습니다. 그래서 보라색보다 긴 파장의 빛부터 인간이 감지할수 있고 자외선 볼 수 없습니다. 안과질환 등으로 각막 제거 수술을 받은 사람 중 자외선을 보는 경우도 있다고 합니다. 눈이 피곤하면 먼 산을 바라보라고 하는데 실제로 탁 트인 자연에 가서 초록색의 산과 바다를 보면 눈이 시원해지는 것을 경험할 수 있다습니다. 그것은 세 종류의 원추세포 중 두 종류의 원추세포가 가장 예민하게 반응하는 곳이 녹색 구간과 인접해 있어서 인간의 눈으로 식별하기에 녹색이 용이하기 때문입니다.
원추세포에 이상이 생기면 색상을 잘 인식하지 못하게 됩니다. 색맹이 된다는 것입니다. 이유가 선천적이든 후천적이든 마찬가지입니다. 세 가지 원추 세포 중 하나가 이상이 생기면 빨강과 녹색의 구분이 어려운 적록색맹이 되거나 노랑과 파랑의 구분이 어려운 황청색맹이 됩니다. 이렇게 부분적으로 색을 구분하지 못하는 경우는 부분색맹이라고 하며 모든 색을 구분하지 못하는 경우를 완전색맹이라고 합니다.
원추세포는 주로 낮의 시각을 담당하고 색상을 구분합니다. 손상되면 법적으로 맹인이 되고 세부적인 것을 볼 수 있고 공간을 지각할 수 있습니다. 황반에 존재하며 빛에 대한 적응이 빠르고 순간적인 변화에 잘 적응합니다. 또한 어느 정도 밝아야 반응이 됩니다.
밤이 되면 색을 구분하기 어렵지만 어둡고 밝음으로 사물을 구별하여 활동을 합니다. 이러한 때에 눈의 시각을 담당하는 세포가 간상세포입니다. 이름하여 광수용 세포(Photorecepter cell)입니다. 망막의 주변에 위치해서 시각의 부수적인 역할을 담당하는데 원추세포와는 다르게 색상이 아닌 명암을 구분하고 손상되면 야맹증이 생깁니다. 빛에 대한 적응이 늦은 편이지만 약한 빛도 감지하고 반응하고 무채색을 감지합니다.
이렇듯 시각을 감지하는 세포는 크게 색상을 감지하는 원추세포와 빛의 명암을 감지하는 간상세포로 나눌 수 있습니다.