어두운 곳에서 동공 크기가 변하는 과학적 원리는 무엇인가요?

Question

밝은 야외에 있다가 어두운 방으로 들어오면 처음에는 아무것도 안 보이다가 동공이 커지면서 주변 사물이 점차 보이기 시작하는데요. 어두운 곳에서 동공 크기가 변하는 과학적 원리는 무엇인가요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

밝은 곳에서 어두운 환경으로 이동할 때 동공이 확장되는 현상은 망막에 들어오는 빛을 감지한 뇌가 자율신경계를 통해 홍채 근육을 조절하는 동공 반사 작용이 일어납니다. 주변이 어두워져 망막의 광수용세포가 받는 빛의 양이 급격히 줄어들면, 이 신호가 시신경을 거쳐 뇌간의 중뇌로 전달되면, 중뇌는 교감신경을 활성화하여 동공 중심에서 바깥쪽으로 수축시킵니다. 그 결과 동공 바깥쪽 가장자리가 당겨지면서 빛이 들어오는 구멍의 면적이 빠르게 넓어지면서 눈 내부로 들어오는 빛의 양을 즉각적으로 증가시킵니다. 어두운 방에 들어간 직후 수 초 이내에 동공이 넓어짐으로써 미세한 잔여 광선을 최대한 끌어모아 사물의 대략적인 윤곽을 먼저 식별할 수 있게 됩니다.

나아가 동공 확장을 통한 일차적 광량 확보 이후에는 망막의 화학적 암순응 과정이 뒤따릅니다. 어두운 환경에서는 처음에는 보이지 않던 어둠 속 사물의 세부적인 모습까지 점차 선명하게 인지할 수 있게 됩니다. 결론적으로 어둠 속에서 시야를 확보하는 것은 자율신경계에 의한 홍채 근육의 물리적 동공 확장과 망막 간상세포의 화학적 시물질 재합성이 유기적으로 결합하여 일어나는 생체 조절 현상입니다.