과학 일반

모양근에 의한 원근 조절의 원리

by 조영우 posted Oct 14, 2005 Views 24540 Likes 0 Replies 5
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모양근에 의한 원근 조절의 원리

2005-10-14


모양근에 의한 원근 조절의 원리는 7차 교육과정의 고등학교 과학에서 배워야 할 원리는 아닙니다만, 많은 참고서가 그 내용을 다루고 있어서 학생들의 질문이 많은 부분이기도 합니다. 


하지만, 구체적인 원리의 설명은 찾아볼 수 없고, 모양근과 진대의 수축 및 긴장 등이 수정체의 두께를 조절하는 계열만 단편적으로 서술되어 있는 것이 사실입니다. 이러한 단편적인 사실의 나열이 원리의 이해를 오히려 더 어렵게 합니다. 고등학교 과학에서 다루어야 할 개념과 원리가 아니라면 과감하게 배제해야 하는 것 아닌가 하는 생각을 해봅니다.

 

모양근을 통한 수정체의 두께 조절은 과학을 가르치면서 학생들로부터 받는 가장 어려운 질문 중 하나인 것 같습니다. 최근에 York University의 웹 페이지에서 이에 관한 그림과 간략한 설명을 보았는데, 여기서 설명하는 원리는 그것에 기초하고 있습니다. York University의 설명은 간단한 그림과 두 줄 밖에 안되는 짤막한 설명으로 되어 있지만, 사실 거기에 모든 내용이 다 포함되어 있습니다. 



개요 - 모양근에 의한 원근 조절의 원리를 이해하기 위해 알아야 할 사항입니다. 첫째, 모양근, 맥락막, 진대는 서로 접합된 상태에서 장력을 통해 팽팽하게 평형을 유지하고 있습니다. 둘째, 모양근은 근육이어서 뇌의 제어에 의해 이완하거나 수축하지만, 맥락막, 진대, 수정체 등은 근육이 아니며, 단지 모양근의 작용에 의해 느슨해지거나 팽팽해지는 작용을 합니다. 셋째, 수정체는 진대가 잡아당기면 늘어나면서 얇아지지만 진대가 느슨해지면 스스로 움츠러들면서 두꺼워집니다. 


진대는 한자어가 아니고 독일의 해부학자인 Johann Gottfried Zinn의 이름을 딴 해부학 명칭입니다. Zonule of Zinn 또는 Zinn's Zonule의 번역입니다. 


 

1) 가까운 물체를 볼 때

가까운 물체의 상은 망막 뒤에 맺혀집니다. 상이 망막에 맺히도록 하려면 수정체가 더 두꺼워져야 합니다. 이 때에는 모양체가 수축하여 수정체를 두껍게 합니다. 이 과정을 나타내는 그림은 다음과 같습니다. 


ciliary_con_verbose_v2_660.jpg

 

모양체가 수축하면 맥락막의 근육이 늘어나서 접합부가 수정체 쪽으로 이동해 옵니다. 그 결과 진대는 느슨해집니다. 진대가 느슨해지면 수정체는 움츠러들면서 두꺼워집니다. 


진대가 '이완된다'거나 '진대가 수축한다'라는 표현이 참고서 등에서 발견되는데, 진대가 이완되거나 수축하는 것은 수정체 조절의 메카니즘을 서술할 수 있는 용어가 아닙니다. 진대가 '느슨해진다'거나 '팽팽해진다'는 등의 장력 변화와 관련된 용어로 서술해야 합니다.

 

2) 먼 물체를 볼 때

먼 물체의 상은 망막 앞에 맺혀집니다. 상이 망막에 맺히도록 하려면 수정체가 더 얇아져야 합니다. 이 때에는 모양체가 이완하여 수정체를 더 얇게 합니다. 이 과정을 나타내는 그림은 다음과 같습니다.


  ciliary_rel_verbose_v2_660.jpg

 

모양체가 이완하면 맥락막의 근육이 움츠러듭니다. 마치 손가락으로 고무줄의 끝을 잡고 늘였다가 손가락을 떼는 순간 고무줄이 움츠러드는 것과 같습니다. 그 결과 진대는 늘어나면서 팽팽해집니다. 진대가 팽팽해지면 수정체는 길쭉하게 늘어나면서 얇아집니다. 이 과정을 애니메이션으로 만들어 보았습니다. 


ciliary_lensing_660.gif

 

PDF로도 만들어 보았습니다. 이 파일을 연 뒤 키보드의 위/아래 커서키를 누르면 그림이 번갈아 표시됩니다.

다운로드 : how-the-ciliary-muscles-control-the-lens.pdf

 

참고 문헌

The Joy of Visual Perception - Table of Contents, http://www.yorku.ca/eye/toc.htm

The Joy of Visual Perception - Ciliary muscle, http://www.yorku.ca/eye/ciliary.htm


등록: 2005-10-14

수정: 2016-06-03; 개요 추가; 진대의 어원 추가


조영우

어스블로그 | 푸른행성의 과학 | Youngwoo Cho Photography


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    반경표 2006.08.22 00:33
    자세한 설명 감사합니다.
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    하얀그림자 2010.09.08 08:25

    오랫동안 해결되지 않았던 과제인데

    명확한 설명 정말 감사드립니다.

  • profile
    조영우 2010.09.08 10:30

    도움이 되서 기쁩니다~^^

  • ?
    겁쟁이사자 2016.06.02 21:38
    생물학 학사과정을 공부하는 학생이지만 학교에서도 모양근 수축이완에의해 수정체를 조절한다로 밖에 설명해주지 않아서 답답했습니다
    이런 원리였다니 오랫동안 풀리지않은 숙제가 풀린느낌입니다 설명해주셔서 감사합니다
  • profile
    조영우 2016.06.04 02:16

    감사합니다. 저도 York University의 설명을 보았을 때 정말 감사함을 느꼈습니다. 훌륭한 생물학자가 되시기 바랍니다! ^^