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암소시

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1. 개요

암소시는 어두운 환경에서 시각을 담당하는 시각 상태이다. 망막의 간상세포가 주된 역할을 하며, 휘도 수준이 10−3 ~ 10−6 cd/m2에서 발생한다. 암소시에서는 색각이 거의 없고, 낮은 공간 주파수 감도를 보인다. 암소시 휘도 함수는 국제 조명 위원회(CIE)에서 표준화되었으며, 최대 효능은 507 nm에서 1700 lm/W이다. 어두운 환경에서도 기본적인 시각 인식은 유지되며, 주변시를 통해 시야의 중심에서 벗어난 곳에서 사물을 더 잘 볼 수 있다.

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암소시
시각
유형시각의 한 종류
특징낮은 조명 조건에서 시각을 담당하며, 주로 간상세포에 의해 매개됨
주요 기능낮은 조도에서 명암을 구별하고 움직임을 감지하는 능력
색상 식별색상 식별 능력은 제한적이며, 주로 흑백으로 인식됨
관련 용어명소시, 중간시
생리학적 특징
담당 세포간상세포
감도높은 감도를 가짐 (낮은 광량에서도 활성화)
시력낮은 시력 (세부적인 시각 정보 처리 능력은 떨어짐)
암순응암순응에 관여함
망막 내 분포
분포주로 망막 주변부에 분포함 (중심와에는 거의 존재하지 않음)
역할주변 시야에서 물체 감지에 중요한 역할
관련 질환
질환야맹증
설명어두운 환경에서 시력 감퇴를 유발하는 질환 (간상세포 기능 저하로 인해 발생)
기타
어원그리스어 'skotos'(어둠)에서 유래

2. 망막 회로

망막에는 간상세포와 원추 세포라는 두 가지 유형의 광수용체가 존재한다. 간상 세포는 암소시에서 주로 작용하는데, 이는 간상 세포에서 발현되는 광색소 분자의 감도가 원추 세포의 광색소 분자보다 높기 때문이다.[5] 간상 세포는 빛의 증감을 막대 쌍극 세포에 신호를 보낸다. 이 세포는 망막 신경절 세포(망막의 출력 뉴런)와 직접 연결되지 않는다. 대신, AII 무축삭 세포와 A17이라는 두 종류의 무축삭 세포가 간상 양극 세포에서 원추 쌍극 세포로 측면 정보 흐름을 가능하게 하며, 원추 양극 세포는 다시 신경절 세포와 연결된다.[5] 결과적으로 무축삭 세포가 매개하는 간상 세포의 신호는 암소시를 지배하게 된다.[5]

3. 발생 조건

암소시는 휘도 수준이 10−3 ~ 10−6 cd/m2에서 발생한다.[6] 일부 동물(예: 코끼리매나방)은 매우 어두운 환경에서도 색상을 구별하는 능력을 유지하기도 한다.[7]

4. 파장 민감도

사람의 상대적인 파장 민감도는 암소시 조건에서 배경 조명에 의해 변하지 않는다. 파장 민감도는 로돕신이라는 광색소에 의해 결정된다. 로돕신은 명소시 및 중간시 조건에서는 눈에 띄지 않는 붉은 색소이다. 이러한 로돕신의 특성으로 인해, 인간의 눈은 낮은 조명 하에서 서로 다른 스펙트럼 전력 분포를 가진 빛을 구별하기 어렵다. 로돕신은 흡수율만 매핑하고 빛의 상대적인 스펙트럼 구성은 인코딩하지 않기 때문이다.[11]

국제 조명 위원회(CIE)와 국제 표준화 기구(ISO)는 암소시 휘도 함수를 표준화하였다.[9] 최대 암소시 효능은 507 nm에서 1700 lm/W(루멘/와트)이다 (최대 명소시 효능은 555 nm에서 683 lm/W).[10]

CIE 1951 암소시 휘도 함수. 가로축은 파장이며, 단위는 nm이다.

5. 해상도

어두운 환경에서 인간의 눈은 신뢰할 수 있는 이미지를 얻기 위해 많은 양의 빛을 샘플링해야 한다. 이 때문에 관찰자가 빛 신호를 공간적으로 평균화하여, 저조도에서 높은 공간 주파수를 구별하기 어렵다.[11]

암순응 시각에서 시력이 좋지 않은 또 다른 이유는, 암순응 시각에서 활성화되는 유일한 세포인 간상 세포가 망막 내에서 더 적은 수의 뉴런으로 수렴하기 때문이다. 이러한 다대일 비율은 낮은 공간 주파수 감도로 이어진다.[11]

6. 일반적인 인식

고차 시각 인식은 암소시와 명소시에서 유사하게 유지되며, 사람들은 어두운 환경에서도 읽기 (단, 주시 시간은 두 배), 얼굴 인식, 얼굴 반전 효과 등을 비교적 정확하게 수행할 수 있다.[12]

7. 주변시

망막중심와에는 색을 식별하는 원추 세포가 밀집되어 있고, 간상 세포는 거의 없다. 명암을 식별하는 간상 세포는 중심와 주변에 밀집되어 있다. 따라서 저조도 환경에서는 시야의 중심에서 벗어난 주변시가 명암에 대한 감도가 더 높아 사물을 더 잘 인지할 수 있다.[1]

참조

[1] 서적 A Dictionary of Biology Oxford University Press
[2] Dictionary scotopia
[3] 학술 논문 Visual pigments of rods and cones in a human retina
[4] 서적 Seeing: The Computational Approach to Biological Vision MIT Press
[5] 간행물 Roles of Amacrine Cells http://www.ncbi.nlm.[...] University of Utah Health Sciences Center 2024-04-16
[6] 서적 Congenital and Acquired Color Vision Defects http://faculty.washi[...] 2016-01-14
[7] 학술 논문 Scotopic colour vision in nocturnal hawkmoths 2002-10-31
[8] 서적 Photobiology: The Science of Light and Life https://books.google[...]
[9] 서적 ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Photometry — The CIE system of physical photometry https://www.iso.org/[...] ISO/CIE 2023-04-14
[10] 웹사이트 Brightness and Night/Day Sensitivity http://hyperphysics.[...] 2018-12-03
[11] 웹사이트 Foundations of Vision http://foundationsof[...] 2013-03-13
[12] 학술 논문 Seeing in the dark: High-order visual functions under scotopic conditions 2024
[13] 서적 色彩工学入門 定量的な色の理解と活用 森北出版株式会社
[14] 서적 Photobiology: The Science of Light and Life https://books.google[...]
[15] 서적 인용 A Dictionary of Biology Oxford University Press
[16] Dictionary scotopia



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