눈에는 좌눈, 우눈 2개가 있고, 뇌도 좌뇌, 우뇌 2개로 나눠져 있다.
그리고 인간의 경우, 이 두쌍은 서로 바로 전달되는 형태가 아니라 ( 좌눈 시신경 -> 좌뇌, 우눈 시신경 -> 우뇌), 교차하는 형태로 설계가 되어 있다.
즉, 인간시각경로는, 왼쪽 눈에서 나가는 시신경에서 오른쪽 대뇌로 가는 것이 있고, 오늘쪽 눈 역시 마찬가지다.
왜 이렇게 설계가 되었을까?
효율성이나 내구성 측면에서 생각한다면, 한묶음으로 해서 바로 같은쪽으로 전달되는 형태로 됬어야 했을텐데 말이다.
특히, 이렇게 눈에서 교차하여 뇌로 전달되는 시신경은 시야에서의 바깥쪽 부분이다.
즉, 왼눈에서는 왼쪽시야의 정보가, 오른눈에서는 오른쪽 시야에서의 정보가 서로 교차하여 반대쪽 뇌로 전달이 된다.
그리하여 왼쪽뇌에는 오른쪽 시야 (왼쪽 눈의 안쪽, 오른쪽 눈의 바깥쪽)의 정보가,
오른쪽 뇌에는 왼쪽 시야 (오른쪽 눈의 안쪽, 왼쪽 눈의 바깥쪽)의 정보가 전달이 된다.
그러니까 양뇌(왼쪽 뇌, 오른쪽 뇌) 모두 양눈(왼쪽 눈, 오른쪽 눈)으로 부터 정보를 받는다.
그래서 좌측 시각 뇌영역이 다치면, 오른쪽 눈의 정보가 아니라, 오른쪽 시야의 정보를 받아서 처리하는데 문제가 발생한다.
항상 느끼지만, 이 시신경 교차는 말로 설명하기가 참 갑갑하고, 이런것을 말로만 들으면 아는 사람도 헷갈린다.
그래서 이런 설명보다는 차라리 아래의 그림을 잠깐 보는 것이 이해하는데 더 도움이 될지도 모르겠다.
본론으로 돌아가서 그럼 왜이렇게 되었을까?
왜 헷갈리게 오른쪽 뇌가 다쳤는데 오른쪽 눈도 오른쪽 시야도 아닌, 왼쪽 시야가 안보이게 설계가 된것일까?
아마도 인간이 시신경 경로가 설계되는 과정에서 2가지 조건 또는 가정을 충족시켜야만 해서 이렇게 된 것이 아닌가 한다.
그리고 첫번째 조건 또는 가정은, 뇌가 좌우 양쪽으로 나눠질 필요가 있었다는 것이다. (또는, 뇌가 양뇌로 나눠지는 것이 생존에 유리했다.)
뇌가 이렇게 설계되는것이 뭐에 좋은지는 모르겟으나, 어찌되었건 대뇌는 3개도 아니고 2개로 나눠졌고, 위 아래도 아니고 좌우로 나눠졌다.
뇌가 좌우 2개로 나눠지는 바람에 뇌의 양쪽에서 받은 정보가 하나의 '자의식' 같은 고위기능정보로 수렴되는 과정을 많이 지저분해진듯도 하다.
뇌가 한덩어리였다면, 좌우 양쪽으로부터의 정보를 받아서 고위기능 정보로 수렴해서 처리하는 장소를 뇌의 그 중간쯤에 두면 될듯한데,
한 덩어리가 아닌 양뇌로 나눠진 뇌에는 형태상 그 중간센터란 곳을 딱히 정의할수 없기 때문에 참 곤란한 것이다.
또한, 뇌가 양뇌로 나눠지는 바람에 뇌는 같은 일을 2군데서 하게 되기도 한다.
실제로 뇌에서 정보가 양쪽에서 나눠서 처리되었을때 유리한점이 있는 기능은 저차 시각정보,청각정보,촉각(체성감각)정보,운동정보 정도다.
저차 시각피질과 체성감각피질과 운동피질이 대뇌에서 제법 넓은 것은 사실이나 대뇌 전체에서 보면 전체의 반도 되지 않을듯 하다.
그러나 뇌는 형태로나 기능적으로 볼때 근본적으로 다르지 않고, 기본적으로 대칭이기 때문에
(물론, 좌뇌 우뇌에서(특히 두정엽에서) 일부 기능적으로 편재화 된 양상이 없지는 않다.)
굳이 양쪽으로 나눠서 처리할 필요가 없는 나머지 반 이상의 뇌기능의 경우 거의 같은 작용이 양쪽에서 같이 처리된다.
이는 생체의 에너지 효율 측면에서 사실 대단히 비효율적이다 할수 있다.
특히나 몸에서 다른 것도 아닌, 전체 에너지에서 20%이상을 소모하는 뇌에서
이렇게 거의 같은 일을 쓸데없이 2군데서 진행되게 설계가 되었다는 것은 대단히 이상하다 할수 있다. 그것도 (아는바로는) 모든 척추동물이..
뇌가 좌뇌와 우뇌가 나눠진데에는 분명히 그런 비효율성을 극복할만큼의 대단한 장점이 있어야 할것 같은데 솔직히 아직 식견이 부족하다.
기껏 생각할수 있는 것이 한쪽뇌의 손상시 back up용 뇌장치나, 아니면 정보처리에서의 double check 기능정도가 되겠다.
그러나 암튼 뇌는 어떤 이유에서 양쪽으로 쪼개질 필요가 있었고, 이 좌우 양쪽으로 쪼개진 뇌는 시야 교차의 시초를 제공하고 있다.
시신경 시야 교차에 대한 두번째 조건 또는 가정은, 대뇌의 시각 피질은 양쪽 눈으로 부터 신호를 받게 해야 할 필요가 있었다는 것이다.
다행이도 이것에는 적절한 이유를 제시할수가 있을듯 한데, 이런 형태는 시각 정보의 입체시를 통한 깊이지각작용을 원활히 하게 할 수 있다.
시각정보에서 멀고 가까움을 입체시로 인지하기 위해서는 낮은 수준에서부터, 왼쪽 눈의 정보와 오른쪽 눈의 정보간의 미세한 차이를 감지해야한다.
그리고 이는 일차 시각 피질이 양쪽 눈으로 부터 모두 신호를 받을때 원할히 작동할수 있다.
특히 인간은 두눈이 양옆으로가 아닌 거의 앞쪽으로만 나 있기 때문에 시각이 교차하는 부분이 많고, 따라서 깊이지각의 대상도 많다.
세상에 모든 동물들은 3차원 공간에 살고 있기에 깊이지각이나 입체시는 시신경경로의 설계를 바꿀만큼 대단히 본질적인 능력일수도 있을듯 하다.
그러나 사실을 말하면, 눈이 앞으로 나있어서 시신경 경로가 이렇게 되었는지, 아니면 시신경 경로가 이래서 눈이 앞으로 나있게 되었는지는 모르겠다.
다만, 눈이 앞으로 나있는 상태에서는 뇌가 이렇게 되는것이 효율적이고, 이런 뇌에서는 눈이 앞으로 나있는 것이 효율적이다 할수 있다.
그럼 위 두가지 조건(가정)을 만족시켜야 하는 신경전달 경로를 설계해야 한다고 해보자.
위의 가정1과 가정 2에 의해서, 한쪽눈에서 나온 시신경은 양쪽 뇌 모두에게 전달이 되어야 한다.
그렇기 때문에 우선적 직접연결형태( 좌눈 시신경 -> 좌뇌, 우눈 시신경 -> 우뇌)의 설계는 불가하다.
이런 직접연결이 아닌 교차연결 형태를 고려했을때, 시신경경로 설계에는 아래의 2가지정도의 있을법한 안을 생각해 볼수 있다.
(그러니까, 이론적으로 좌뇌든 우뇌든 시신경을 한쪽 방향으로만 몰아서 연결시킬수도 있겠지만, 이런 본질적인 비대칭성은 있음직 하지 않다.)
1안은 오른쪽 시야 정보를 오른쪽 뇌가 받고, 왼쪽 시야 정보를 왼쪽 뇌가 받는 형태인 반면에,
인간의 뇌가 채택한 2안은 오른쪽 시야 정보를 왼쪽 뇌가 받고, 왼쪽 시야 정보를 오른쪽 뇌가 받는 형태이다.
보다시피, 1안은 교차점이 3개가 생기는데 비해, 2안은 교차점이 1개만 생기는 형태기 때문에 1안보다 더 단순하며 그래서 더 튼튼한 설계방식이다.
특히, 1안의 양쪽에 생기는 2개의, 뭉치가 서로 꼬여서 교차하는 형태는 대단히 불안정해 보인다.
결론적으로 가정 1과 가정 2를 만족하면서 시각경로를 설계되어야만 했을때, 지금 인간의 시신경경로형태인 2안이 가장 효율적인 방식이다.
세줄 정리:
1. 가정1: 인간의 뇌는 좌뇌와 우뇌로 나눠질 필요가 있었다.
2. 가정2: 인간의 시각피질은 양쪽 눈으로 부터 정보를 받아들일 필요가 있었다.
3. 가정1과 가정2가 참이라면 인간의 시교차 시각경로형태는 두 가정을 만족시키는 가장 효율적인 방식이다.
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