눈 : 망막이 ‘이미지 흔들림’을 수정한다.
연구원들이 우리 눈의 떨림 보정에 대한 논쟁을 해결했다

눈동자가 계속 빠르게 움직이고 있어도 어떻게 시력이 안정적이고 차분한 이미지기 만들어지는지 이유를 찾았다. 망막 자체는 일종의 ‘이미지 안정제’를 가지며, 이는 흔들리는 이미지를 억제해야 하는 시각적 자극에 따라 인식한다. 반면에 안구 운동 자체는 사소한 역할을 한다. 최근 과학자들이 ‘Nature Communications’저널에 보고한 실험결과다.  

▲ 우리의 시각에는 자체 이미지 안정 장치가 있다. 연구원들이 이것이 어디에 위치하는지 알아 냈다.

우리가 인식하지 않아도 눈에는 항상 이미지 보정이 있다. 

주변을 초당 2~3회 스캔하는 빠른 눈 움직임을 보상하는 특별한 시스템이 있기 때문이다. 이 비자발적 새카드(Saccade; 단속운동, 빠른 눈 움직임)이 우리가 선명한 그림을 인식하도록 한다.
'흔들리는' 이미지 통로가 억제되는 반면, 뉴런 사이의 영리한 전환으로 중요한 물체의 초점이 유지된다.

누가 통제하는가, 안구운동 혹은 망막?

이 신비로운 억제는 어디서 어떻게 이루어질까?
지금까지 두 가지 가설이 있었다.
하나는 이 효과가 안구 운동과 관련이 있다고 가정한다.

즉, 안구 근육을 제어하는 ​​신경 신호들이 움직임 인상을 광학적으로 억제한다.

따라서, 새카드(saccade)의 이미지 보정은 눈의 움직임에 직접적으로 의존해야 한다.

두 번째 가설은 다르게 본다.
망막이 이러한 선택적 자극 억제를 유발한다고 말한다. 

망막은 눈 움직임에 관계없이 시각적인 인상이 ‘흔들리게’ 인식되어 디지털 카메라의 이미지 스태빌라이저와 유사하게 이를 수정한다.

시각적 인상에 따라 억제

튀빙겐 대학 (University of Tübingen)의 사드 이드레스(Saad Idrees)와 동료들은 가설이 어떻게 작동하는지 더 자세히 조사했다. 첫 번째 실험에서 피실험자들은 거칠거나 미세한 질감을 보고 신속하고 빠르게 움직이는 마커 포인트를 따라야 했다.
이것은 그들의 눈의 통제 가능한 단속 운동(saccade)을 만들었다.
연구원들은 억제가 활성화된 시점을 결정하기 위해 짧은 광점을 다양한 시간동안 가렸다.

실제로는 단속 운동 동안 짧은 ‘맹인’이 있었고, 그 지속 시간은 구성에 따라 달라졌다. 패턴이 더 거칠수록, 더 일찍 억제가 시작됐고 더 오래 지속되었다.
Idrees의 동료 지아드 하페드(Ziad Hafed)는 “억제력의 강도와 길이가 표시된 구성에 의존한다는 것은 작동 셔터가 시각적 특성을 가져야 한다는 것을 의미할 뿐이다.

억제는 시각적 이미지에 따라 크게 달라진다"고 말했다. 

▲ 망막은 우리의 안정적인 시각적 인상에 직접 기여한다. 눈에 보이는 세계가 무의식적으로 지나가고 짧은 시간 동안 감도를 조절한다는 것을 인식하고 있다.

망막이 신호를 억제한다. 어떻게?

이를 알아내기 위해 과학자들은 생쥐와 돼지의 망막에 대한 전기 생리학적 테스트를 수행했다. 그들은 전극을 사용해 대비되는 구성이 망막 앞에서 왔다 갔다 빠르게 움직일 때 감각 세포가 방출하는 신호를 도출했다. 눈 대신 어던 면에서는 구성이 빠르게 운동하도록 수행했다.

측정 결과, 망막 자체가 이미지의 "흔들림"을 수정하고 움직임 단계에서 자극을 억제함을 확인했다. Idrees의 동료인 토마스 뮌히(Thomas Münch)는 "망막은 우리의 안정적인 시각적 인상에 직접 기여한다. 이것은 눈에 보이는 세계가 무의식적으로 지나가고 짧은 시간 동안 감도를 조절한다는 것을 인식하고 있다”고 말했다.
따라서 결과는 두 번째 가설을 크게 지지한다.

안구 운동만 조절

그러나 한 가지 작은 한계가 있다.
연구자들이 대상을 눈이 아닌 구성이 움직이는 반대 테스트에 적용했을 때 이전 시도와는 미묘한 차이가 있었다.

과학자들은 우리 시력의 선택적인 ‘흔들림 교정’은 망막에서 비롯된 것이며 안구 근육과 신호와는 독립적이라는 결론을 내린다. 그러나 안구 운동은 억제 길이에 영향을 미침으로써 일종의 추가적인 ‘미세 조정’을 유발한다. Hard와 그의 팀은 이 실험을 통해 단속운동(Saccadic) 억제의 메커니즘에 대한 논쟁을 해결할 수 있었다.

(Nature Communications, 2020; doi : 10.1038 / s41467-020-15890-w)
출처 : Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (헤르티 임상 뇌연구소)

[더사이언스플러스=문광주]

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