쉴 새 없이 일하는 우리의 눈

망막은 한꺼번에 수십여 편의 영화를 뇌로 보내면서 누구도 상상할 수 없을 만큼 많은 정보를 처리한다.
글 | Frank Werblin and Botond Roska















우리는 놀라운 시각적 능력을 너무나 당연하게 여기기 때문에 실제로 우리가 어떻게 사물을 볼 수 있을까 의문을 가져보는 사람은 거의 없다. 수십 년 동안 과학자들은 우리의 시각처리장치를 TV 카메라에 비유해 왔다. 우리 눈의 렌즈는 들어오는 빛을 망막의 광수용체 어레이에 집중시킨다. 이 광감지기가 마술을 부려서 광자를 전기신호로 변환하고, 시신경을 통해 이 신호를 뇌로 보내서 처리하게 한다. 그러나 우리 두 사람과 동료들이 최근에 진행한 연구에 의해 이러한 비유는 부적절하다는 것이 밝혀졌다. 망막은 실제로 안구 내부에서 빛을 상당한 정도로 전처리(preprocessing)한 후에 일련의 부분적인 정보를 뇌로 보내서 해석하도록 한다는 것이 밝혀졌다.

우리는 사람의 망막과 놀라울 정도로 비슷한 토끼의 망막을 연구해서 이러한 결론을 얻었다. (도롱뇽의 망막 연구에서도 비슷한 결과를 얻었다.) 망막은 초승달 모양의 뇌 물질로 세상에 좀더 가까이 접근하기 위해 말초로 나왔다. 망막은 어떻게 자신이 보내는 상(像)을 구축할까? 그 상들은 뇌의 시각중추에 도달했을 때 어떤 모양일까? 그 상들은 실제 세계의 어마어마하게 다양한 모양들을 어떻게 전달할까? 그 상들이 뇌가 장면장면들을 분석하는데 의미를 부여하고 도움을 줄까? 우리의 연구는 바로 이런 의문들에 답하고자 시작된 것이었다.

종합적으로 말하자면 우리는 망막 깊숙한 곳에 자리한 특화된 신경세포 또는 뉴런이 각각 별도로 처리한 추상화된 시각적인 세계를 수십 개의 영화 트랙으로 투사한다는 사실을 발견했다. 각각의 트랙은 망막이 끊임없이 업데이트해서 뇌로 실어 보내는 각 장면의 한 가지 측면에 대한 원시적인 상을 구체화한다. 예를 들자면 한 트랙은 사물의 가장자리만을 디테일하게 처리한 선화(line-drawing) 같은 상을 전달한다. 또 다른 트랙은 운동같은 주로 특화된 한 가지 방향에만 반응한다 .....