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감각

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목차

1. 개요

감각은 동물이나 식물이 외부 자극을 받아들여 신경 신호로 변환하고 뇌에서 처리하여 인지하는 현상이다. 아리스토텔레스는 시각, 청각, 촉각, 미각, 후각의 오감을 최초로 분류했으며, 현대에는 이 외에도 다양한 감각이 존재한다는 것이 밝혀졌다. 인간은 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각의 오감을 기본으로 하며, 체성 감각, 내장 감각, 평형 감각 등 다양한 감각을 통해 외부 세계를 인식한다. 동물들은 인간과 유사한 감각 외에도 전기 감각, 자기 감각, 적외선 감각 등 인간에게 없는 독특한 감각 능력을 가지고 있으며, 식물 역시 빛, 온도, 습도 등을 감지하여 반응한다. 인공 감각 기술은 컴퓨터 시스템이 센서를 통해 주변 환경을 인식하도록 돕는다. 감각은 철학적 논의의 대상이 되기도 하며, 칸트는 감각이 시간과 공간의 형식으로 주어진다고 주장했고, 쇼펜하우어는 감각이 지각으로서 인식 가능한 형식이 되기 위해서는 인과 관계의 적용이 필수적이라고 보았다.

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감각
감각
다섯 가지 인간 감각
다섯 가지 인간 감각 (시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)
기본 정보
정의생물체가 외부 또는 내부 환경으로부터 정보를 수집하고 처리하는 생리적 능력
관련 용어감각계
감각 기관
지각
감각
감각 종류시각
청각
촉각
후각
미각
평형감각
고유수용성감각
내장감각
온도감각
통각
감각계
구성 요소감각 수용기
신경 경로
뇌 영역
기능환경 변화 감지 및 반응
감각과 지각
감각감각 기관을 통해 받아들여지는 생리적 과정
지각감각 정보를 해석하고 이해하는 과정
추가 감각
평형감각신체 균형 감지
고유수용성감각신체 위치와 움직임 감지
내장감각신체 내부 상태 감지
온도감각온도 변화 감지
통각통증 감지
감각과 진화
환경 영향서식 환경에 따라 감각 발달 다름
진화적 중요성생존과 번식에 중요한 역할
참고 자료
웹사이트미국 과학진흥협회(AAAS) - 주변 환경과 진화가 인간의 시각, 후각, 미각을 형성한다
라이브 사이언스 - 다섯 가지 (그리고 그 이상) 감각
관련 도서
생물학캠벨, 닐 A. (2017). Biology. Pearson Education UK.
심리학차키리스, 마노스 & 드 프레스터, 헬레나 (2019). The introspective mind: from homeostasis to awareness. Oxford University Press.
프리비테라, A. J. (2020). Sensation and perception. In R. Biswas-Diener & E. Diener (Eds.), Psychology. DEF publishers.
관련 저널
정신의학 프런티어칼사, 사힙 S. & 라피더스, 레이첼 C. (2016). Can Interoception Improve the Pragmatic Search for Biomarkers in Psychiatry?. Frontiers in Psychiatry, 7, 121.

2. 감각의 정의 및 역사

오감을 나타낸 사진.


'''오감'''(五感, five senses영어)은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각의 5가지 감각을 통틀어 말하며, 수용기에 따라 분류한다. 시각은 눈의 망막, 청각은 귀 내이의 달팽이관, 후각은 코의 비점막, 미각은 혀의 미뢰, 촉각은 피부가 담당한다. 이들은 각각 적합자극만을 받아들여 흥분한다.

일반적으로 감각은 다음 다섯 종류로 나눌 수 있다.

아리스토텔레스는 영혼론에서 인간의 감각을 처음으로 분류하여 오감을 제시하였으나, 현대에는 그 이상의 감각이 있다는 것이 밝혀졌다. 소위 '''육감'''은 오감 외의 초월적인 감각을 의미하지만, 직감이나 본능과 같은 심리적인 움직임을 비유한 것이며, 일반적으로 감각에 포함시키지 않는다.

2. 1. 정의

감각은 동물이 외부로부터 자극을 받음으로써 생기는 것이다. 이때, 자극을 받아들이는 기관을 수용기라고 하며, 감각 기관이라고도 한다. 동물은 다양한 감각 기관을 가지고 있으며, 각각은 특정 범위의 종류와 강도의 자극만을 받아들일 수 있다. 예를 들어, 인간의 눈은 단파장 쪽이 360 nm - 400 nm, 장파장 쪽이 760 nm - 830 nm의 전자기파(가시광선)만을 받아들일 수 있다. 수용기가 받아들일 수 있는 최적의 자극을 적절 자극(adequate stimulus) 또는 자연 자극(natural stimulus)이라고 하며, 받아들일 수 있는 강도의 폭을 역치라고 한다.[88] 각 수용기는 이처럼 제한된 자극만을 받아들이기 때문에, 동물은 여러 종류의 수용기를 가지고 있으며, 그 수는 1, 2개뿐인 것도 있고, 온몸에 무수히 많은 것도 있다. 수용기가 받아들인 자극은 뇌로 전달되고, 거기서 동물이 외부 세계에 반응하기 위한 정보로 이용된다.

2. 2. 역사

아리스토텔레스는 영혼론에서 인간의 감각을 처음으로 분류하여 시각, 청각, 촉각, 미각, 후각의 다섯 가지가 있다고 하였다. 이것이 널리 알려진 오감이지만, 현대에는 실제로 그 이상의 감각이 있다는 것이 밝혀졌다.

하지만 현대 생리학에서는 감지되는 정보의 내용, 감지 기전, 전달 방식 등에 따라 다양하게 분류되고 있으며, 그 분류 자체도 확정되어 있지 않다. 가려움을 비롯하여 아직까지 그 메커니즘이 상세하게 밝혀지지 않은 감각도 많이 남아 있다.

3. 인간의 감각



인간은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각의 오감을 느낄 수 있으며, 각각은 특수한 감각 기관을 통해 외부 자극을 받아들인다. 시각은 눈의 망막, 청각은 귀의 달팽이관, 후각은 코의 비점막, 미각은 혀의 미뢰, 촉각은 피부를 통해 감지된다. 이러한 감각 기관들은 특정한 자극, 즉 적합자극만을 받아들여 흥분하는 특징을 가지고 있다.[88]

감각은 동물이 외부 자극을 받아들여 생기는 현상으로, 자극을 받아들이는 기관을 수용기(감각 기관)라고 한다. 동물은 다양한 감각 기관을 통해 특정 범위의 자극만을 받아들일 수 있으며, 인간의 눈은 360 nm - 830 nm의 가시광선만을 받아들일 수 있다. 수용기가 받아들일 수 있는 최적의 자극은 적절 자극, 강도의 폭은 역치라고 한다.[88] 수용기가 받아들인 자극은 뇌로 전달되어 외부 세계에 대한 정보로 활용되며, 이를 통해 동물은 외부 세계를 인지하고 반응하게 된다.

3. 1. 일반적인 감각 (오감)

오감(五感, five senses영어)은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각의 5가지 감각을 통틀어 말하며, 감각을 받아들이는 수용기에 따라 분류한다. 시각은 눈의 망막, 청각은 귀 속 달팽이관, 후각은 코의 비점막, 미각은 혀의 미뢰, 촉각은 피부가 담당한다. 이들은 각각 특수한 자극, 즉 적합자극만을 받아들여 흥분한다.[7][18]

일반적으로 감각은 크게 다섯 가지로 나눌 수 있다.

인간은 시각계(시각), 청각계(청각), 체성감각계(촉각), 후각계(후각), 미각계(미각)에 해당하는 눈, 귀, 피부, 코, 입 등의 감각 기관을 가지고 시각, 청각, 촉각, 후각, 맛을 느낀다.[7][18]

체성 감각은 피부 감각(표재 감각)과 심부 감각으로 나뉜다. 피부 감각에는 촉각(만지는 느낌), 온각(따뜻함), 냉각(차가움), 통각(아픔), 촉감, 간지럼 등이 있다. 심부 감각에는 운동 감각(관절 각도 등), 압각(눌린 느낌), 심부 통각, 진동 감각이 있다. 특수 감각에는 시각(눈으로 보는 것), 청각(귀로 듣는 것), 미각, 후각, 평형 감각이 있다.

3. 1. 1. 시각

시각계는 눈을 통해 받아들인 빛 자극을 신경 신호로 변환하여 시각 지각에 기여한다. 망막에 있는 광수용체는 빛을 감지하여 다양한 색과 밝기에 대한 정보를 전기적 신경 충격으로 생성한다. 광수용체에는 간상체와 원추체 두 가지 유형이 있다.[15]

간상체는 빛에 매우 민감하지만 색을 구분하지 못한다. 반면 원추체는 색을 구분하지만 어두운 곳에서는 덜 민감하다.[15]

분자 수준에서 빛 자극은 광색소 분자의 변화를 일으켜 광수용기 세포의 막 전위 변화를 유발한다. 빛의 단일 단위인 광자는 입자와 파동의 성질을 모두 가진 에너지 덩어리로 설명된다. 광자의 에너지는 파장으로 표현되며, 가시광선의 각 파장은 특정 색에 해당한다. 가시광선은 380~720 nm의 파장을 가진 전자기 복사이다. 720 nm보다 긴 파장은 적외선, 380 nm보다 짧은 파장은 자외선에 속한다. 380 nm 파장의 빛은 파란색, 720 nm 파장의 빛은 어두운 빨간색이며, 다른 모든 색은 파장 눈금을 따라 빨간색과 파란색 사이의 다양한 지점에 해당한다.[15]

서로 다른 파장의 빛에 민감한 세 가지 유형의 원추체 옵신은 색각을 제공한다. 뇌는 세 가지 원추체의 활동을 비교하여 시각 자극에서 색 정보를 추출한다. 예를 들어, 약 450 nm 파장의 밝은 파란색 빛은 "빨간색" 원추체를 최소한으로, "녹색" 원추체를 약간, "파란색" 원추체를 주로 활성화한다. 뇌는 세 원추체의 상대적 활성화를 계산하여 파란색으로 인식한다. 그러나 원추체는 저강도 빛에 반응하지 못하고, 간상체는 빛의 색을 감지하지 못하므로 저조도 시각은 회색조가 된다. 어둠 속에서 색을 볼 수 있다고 생각하는 것은 뇌가 색깔을 알고 기억에 의존하기 때문일 가능성이 높다.[15]

입체시는 양쪽 눈을 사용한 깊이 지각으로, 일반적으로 뇌의 시각 피질에서 이루어지는 인지 기능으로 간주된다. 시각 기억을 통해 영상의 패턴과 개체가 인식되고 해석된다.

실명은 볼 수 없는 상태를 말한다. 망막 손상, 시신경 손상, 뇌졸중 등으로 인해 발생할 수 있다. 일시적 또는 영구적 실명은 독이나 약물에 의해 발생할 수도 있다. 맹시는 시각 피질 손상으로 인해 발생하며, 기능적인 눈을 가졌음에도 의식적인 시각 인식이 불가능한 상태이다. 맹시를 가진 사람들은 시각 자극에 무의식적으로 반응한다.

3. 1. 2. 청각

청각은 귀의 구조를 통해 소리 파동을 신경 신호로 변환하는 과정이다. 머리 측면에 있는 큰 연골 부분은 귓바퀴라고 한다. 외이도 끝에는 고막이 있는데, 이는 소리 파동에 의해 진동한다. 귓바퀴, 외이도, 고막은 외이라고 불린다.[15] 중이는 세 개의 작은 뼈, 즉 이소골로 구성된 공간으로, 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈로 구성된다. 망치뼈는 고막에 부착되어 모루뼈와 연결되고, 모루뼈는 다시 등자뼈와 연결된다. 등자뼈는 내이에 부착되어 소리 파동이 신경 신호로 전환된다. 중이는 유스타키오관을 통해 인두와 연결되어 고막 양쪽의 기압을 평형 상태로 유지하는 데 도움을 준다.[15]

내이에 위치한 기계수용기는 운동을 전기 신경 자극으로 변환한다. 소리는 공기와 같은 매질을 통해 전파되는 진동이므로, 청각은 이러한 진동을 감지하는 기계적 감각이다. 이 진동은 고막을 통해 일련의 작은 뼈를 거쳐 내이의 털 모양의 섬유로 기계적으로 전달되어, 약 20~20,000 헤르츠[27] 범위 내 섬유의 기계적 운동을 감지한다. 고주파 청력은 나이가 들면서 저하된다. 듣지 못하는 것을 난청 또는 청각 장애라고 한다. 소리는 신체를 통해 전달되는 진동으로도 감지될 수 있는데, 들을 수 있는 저주파는 이러한 방식으로 감지된다.[28]

3. 1. 3. 후각

후각. Mrs E.G. Elgar의 유증, 1945 뉴질랜드 박물관 테 파파 통가레와.


후각은 화학적 자극에 반응하는 감각이다.[15] 코 안의 상비강 내 작은 영역인 후각 상피에는 이극 감각 뉴런이 있다. 각 후각 감각 뉴런은 상피의 첨단 표면에서 점액으로 덮인 공간으로 확장되는 수상 돌기를 가지고 있다. 공기 중의 냄새 분자가 코를 통해 흡입되면 후각 상피 영역을 통과하여 점액에 녹는다. 이러한 냄새 분자는 점액에 녹아 있게 유지하고 후각 수상 돌기로 운반하는 데 도움이 되는 단백질에 결합한다. 냄새 분자-단백질 복합체는 후각 수상 돌기의 세포막 내 수용체 단백질에 결합한다. 이러한 수용체는 G 단백질 결합 수용체이며, 후각 뉴런에서 등급 막 전위를 생성한다.[15]

미각과 달리 수백 가지의 후각 수용체 (2003년 한 연구에 따르면 388개의 기능적 수용체[40])가 있으며, 각각 특정 분자 특징에 결합한다. 냄새 분자는 다양한 특징을 가지고 있으므로 특정 수용체를 더 강하게 또는 덜 강하게 자극한다. 다른 수용체로부터 오는 이러한 흥분 신호의 조합이 인간이 분자의 냄새로 인식하는 것이다.

뇌에서 후각은 후각 피질에 의해 처리된다. 코의 후각 수용체 뉴런은 대부분의 다른 뉴런과 달리 정기적으로 죽고 재생된다. 냄새를 맡지 못하는 것을 후각 상실증이라고 한다. 코의 일부 뉴런은 페로몬을 감지하도록 특화되어 있다.[41] 후각 상실은 음식 맛이 밍밍하게 느껴지는 결과를 초래할 수 있다. 후각이 손상된 사람은 음식의 맛을 느끼기 위해 더 많은 향신료와 조미료가 필요할 수 있다. 후각 상실증은 또한 경미한 우울증의 일부 증상과 관련이 있을 수 있는데, 음식에 대한 즐거움의 상실이 일반적인 절망감으로 이어질 수 있기 때문이다. 후각 뉴런이 스스로를 대체하는 능력은 나이가 들면서 감소하여 연령 관련 후각 상실증으로 이어진다. 이는 일부 노인이 젊은 사람들보다 음식에 소금을 더 많이 치는 이유를 설명한다.[15]

비포유류에서 후각의 예로는 상어가 있는데, 상어는 예리한 후각과 시간 감각을 결합하여 냄새의 방향을 판단한다. 상어는 냄새를 먼저 감지한 콧구멍을 따라 이동한다.[51] 곤충은 더듬이에 후각 수용체를 가지고 있다.

많은 동물(도룡룡, 파충류, 포유류)은 구강과 연결된 바이저상기관[54]을 가지고 있다. 포유류에서는 주로 표지된 영역, 흔적, 그리고 성적 상태의 페로몬을 감지하는 데 사용된다. 뱀과 모니터 도마뱀과 같은 파충류는 갈라진 혀끝으로 후각 분자를 바이저상기관으로 옮겨 후각 기관으로 광범위하게 사용한다. 파충류에서 바이저상기관은 일반적으로 제이콥슨 기관이라고 한다. 포유류에서는 종종 입술을 들어 올리는 특징적인 플레멘 반응이라고 불리는 특별한 행동과 관련이 있다. 이 기관은 인간에게는 흔적 기관[55]이다. 인간에게는 감각 입력을 제공하는 관련 뉴런이 발견되지 않았기 때문이다.

3. 1. 4. 미각

미각계 또는 미각은 맛(풍미)의 지각에 관여하는 감각계의 일부이다.[33] 미각에는 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛의 다섯 가지 기본 맛이 있다. 최근 연구에서는 지방이나 지질에 대한 여섯 번째 미각이 있을 수 있다는 주장도 제기되었다.[15]

Philippe Mercier - 미각 - 구글 아트 프로젝트


혀 유두 구조 내에는 미뢰가 있으며, 미뢰는 미각 자극을 전달하는 특수한 미각 수용 세포를 포함한다. 이 수용 세포는 섭취하는 음식 속 화학 물질에 민감하며, 화학 물질의 양에 따라 신경 전달 물질을 방출한다. 미각 세포의 신경 전달 물질은 안면 신경, 설인 신경, 미주 신경의 감각 신경원을 활성화한다.[15]

짠맛과 신맛은 각각 양이온 과 에 의해 유발된다. 다른 맛들은 음식 분자가 G 단백질 연결 수용체에 결합하여 나타난다. G 단백질 신호 전달 시스템은 미각 세포의 탈분극을 일으킨다. 단맛은 타액에 녹아 있는 포도당(또는 감미료)에 대한 미각 세포의 민감도이다. 쓴맛은 음식 분자가 G 단백질 연결 수용체에 결합한다는 점에서 단맛과 유사하며, 감칠맛 역시 특정 분자에 의한 G 단백질 연결 수용체의 활성화를 기반으로 한다.[15]

미각 분자에 의해 미각 세포가 활성화되면, 감각 신경의 수상돌기에 신경 전달 물질을 방출한다. 이 신경들은 안면 신경과 설인 신경의 일부이며, 인두 반사에 관여하는 미주 신경 내의 구성 요소이기도 하다. 안면 신경은 혀 앞쪽 3분의 2에 있는 미뢰에 연결된다. 설인 신경은 혀 뒤쪽 3분의 2에 있는 미뢰에 연결된다. 미주 신경은 혀의 맨 뒤쪽, 인두에 가까운 미뢰에 연결되며, 유해 자극인 쓴맛에 더 민감하다.[15]

프로필티오우라실이라는 분자는 어떤 사람에게는 쓴맛으로, 어떤 사람에게는 거의 무미에 가깝게 느껴지는 등 사람마다 다르게 지각되는데, 이는 유전적 기반의 차이 때문이다. 이러한 미각 지각의 주관적인 차이는 음식 선호도에 영향을 미치고, 결과적으로 건강에도 영향을 미친다.[18]

풍미는 맛뿐만 아니라 냄새, 질감, 온도에도 의존한다. 인간은 미뢰라는 감각 기관을 통해 맛을 받는데, 이는 혀의 상면에 집중되어 있다. 칼슘[35][36]과 유리 지방산[37]과 같은 다른 맛들도 기본적인 맛일 수 있지만, 아직 널리 받아들여지지는 않았다. 맛을 느낄 수 없는 것을 미각 상실이라고 한다.

미각에는 어휘-미각 공감각이라는 희귀한 현상이 있다. 어휘-미각 공감각은 사람들이 단어를 읽거나, 듣거나, 심지어 상상할 때 실제 음식의 풍미, 질감, 온도를 느끼는 현상이다.[38][39]

파리와 나비는 발에 미각 기관이 있어서 착지하는 모든 것을 맛볼 수 있다. 메기는 온몸에 미각 기관이 있어서 물속의 화학 물질을 포함하여 만지는 모든 것을 맛볼 수 있다.[56]

3. 1. 5. 촉각

체성감각은 특수 감각과는 달리 일반 감각으로 간주된다. 체성감각은 촉각과 내장감각과 관련된 감각 양식의 그룹이다. 체성감각의 양식에는 압력, 진동, 가벼운 촉각, 간지럼, 가려움, 온도, 통증, 운동감각이 포함된다.[15] 체성감각은 촉각(형용사 형태: 촉각의)이라고도 하며, 일반적으로 피부(모낭 포함)뿐만 아니라 혀, 목구멍 및 점막에서 신경 기계수용기의 활성화로 인한 지각이다. 다양한 압력 수용체는 압력의 변화(단단함, 문지름, 지속됨 등)에 반응한다. 곤충 물림이나 알레르기로 인한 가려움의 촉각은 피부와 척수에 있는 특수한 가려움증 특이적 뉴런을 포함한다.[32] 만져진 것을 느끼는 능력의 상실 또는 장애를 촉각 마비라고 한다. 지각 이상은 신경 손상으로 인해 발생할 수 있으며 영구적이거나 일시적일 수 있는 피부의 저림, 따끔거림 또는 마비 감각이다.

자유신경종말에 의해 전달되는 두 가지 유형의 체성감각 신호는 통증과 온도이다. 이 두 가지 양식은 각각 온도와 통증 자극을 전달하기 위해 온도수용기와 통각수용기를 사용한다. 온도 수용체는 국소 온도가 체온과 다를 때 자극을 받는다. 일부 온도 수용체는 차가움에만 민감하고 다른 일부는 열에만 민감하다. 통각은 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 자극에 대한 감각이다. 설정된 한계를 넘는 기계적, 화학적 또는 열적 자극은 고통스러운 감각을 유발한다. 스트레스를 받거나 손상된 조직은 통각 수용체의 수용체 단백질을 활성화하는 화학 물질을 방출한다. 예를 들어, 매운 음식과 관련된 열 감각은 고추의 활성 분자인 캡사이신을 포함한다.[15]

저주파 진동은 I형 피부 기계수용기라고도 알려진 메르켈 세포에 의해 감지된다. 메르켈 세포는 표피의 기저층에 위치한다. 심부 압력과 진동은 진피 또는 피하 조직의 깊은 곳에서 발견되는 캡슐화된 종말을 가진 수용체인 판상( 파치니 ) 소체에 의해 전달된다. 가벼운 촉각은 촉각 (마이스너 ) 소체라고 알려진 캡슐화된 종말에 의해 전달된다. 모낭은 모낭 신경총이라고 알려진 신경 종말의 신경총으로 싸여 있다. 이러한 신경 종말은 곤충이 피부를 따라 걸어갈 때와 같이 피부 표면에서 모발의 움직임을 감지한다. 피부의 늘어남은 II형 피부 기계수용기라고도 하는 구형 소체에 의해 전달된다. 구형 소체는 루피니 소체라고도 한다.[15]

3. 2. 기타 감각

평형 감각은 몸의 균형, 공간 방향, 가속도를 감지하는 감각이다. 내이는 청각과 함께 평형 감각 정보를 처리한다. 입체섬모를 가진 유모 세포는 머리 위치, 움직임, 그리고 몸의 움직임을 감지한다. 이 세포들은 전정 내에 위치한다. 머리 위치는 소낭과 난형낭에서, 머리 움직임은 반고리관에서 감지된다. 전정 신경절에서 생성된 신경 신호는 전정와우 신경을 통해 뇌간과 소뇌로 전달된다.[15]

반고리관은 전정 내 세 개의 고리 모양 돌기이다. 하나는 수평면에, 다른 두 개는 수직면에 위치한다. 앞쪽 및 뒤쪽 수직관은 시상면에 대해 약 45도 각도로 놓여 있다. 각 반고리관 기저부는 팽대부라는 확장된 영역에 연결된다. 팽대부에는 머리 회전에 반응하는 유모 세포가 있다. 이 유모 세포의 입체섬모는 팽대부 상단에 부착된 막인 젤라틴 덮개로 뻗어 있다. 머리가 반고리관과 평행하게 회전하면, 유체가 뒤처지면서 젤라틴 덮개를 머리 움직임 반대 방향으로 젖힌다. 전정계는 수평 및 수직 팽대부의 상대적 움직임을 비교하여 3차원 공간에서 대부분의 머리 움직임 방향을 감지할 수 있다.[15]

전정 신경은 머리의 3차원 회전에 의해 발생하는 세 개의 팽대부에서 유체의 움직임을 감지하는 감각 수용체로부터 정보를 전달한다. 또한, 전정 신경은 머리 회전, 선형 가속도 및 중력 방향을 감지하는 이석(탄산칼슘 결정)의 무게 아래 구부러지는 털 모양의 감각 수용체를 포함하는 소낭과 난형낭으로부터 정보를 전달한다.

내수용 감각[42]은 "신체 내부에서 자극되는 모든 감각"[43]으로, 내부 장기의 다양한 감각 수용체를 포함한다. 내수용 감각은 알렉시티미아와 같은 질환에서 비정상적으로 나타날 수 있다.[44]

구체적인 수용체는 다음과 같다.

  • 식욕은 에너지 항상성을 담당하는 뇌 구조(예: 시상하부)에 의해 조절된다.[45]
  • 폐신장 수용기는 폐에서 호흡 속도를 조절한다.
  • 뇌의 말초 화학 수용기는 뇌의 이산화탄소와 산소 수치를 감시하여 이산화탄소 수치가 높으면 질식을 인지한다.[46]
  • 화학 수용체 유발 구역은 뇌의 연수에 있는 영역으로, 혈액 내 약물이나 호르몬의 신호를 받아 구토 중추와 통신한다.
  • 순환계의 화학 수용기는 염분 수치를 측정하고, 염분 농도가 높으면 갈증을 유발하며, 당뇨병 환자의 높은 혈당 수치에도 반응한다.
  • 피부의 피부 수용기는 촉각, 압력, 온도, 진동뿐 아니라 홍조와 같은 피부 혈관 확장에도 반응한다.
  • 위장관의 신장 수용기는 산통을 유발할 수 있는 가스 팽창을 감지한다.
  • 식도 감각 수용체 자극은 삼키기, 구토, 역류 시 목에서 느껴지는 감각을 유발한다.
  • 인두 점막의 감각 수용체는 구역 반사 및 구역 반응을 유발한다.
  • 방광과 직장의 감각 수용체 자극은 충만감을 유발한다.
  • 혈관 확장을 감지하는 신장 센서 자극은 통증을 유발할 수 있다. (예: 뇌 동맥 혈관 확장으로 인한 두통)
  • 심장 수용은 심장 활동에 대한 지각을 말한다.[47][48][49][50]
  • 옵신과 직접 DNA 손상은 멜라닌 세포와 각질 세포에서 자외선을 감지하여 색소 침착과 햇볕에 탐에 영향을 준다.
  • 압력 수용기는 혈압 정보를 뇌에 전달하여 적절한 항상성 혈압을 유지한다.


시간 지각은 특정 수용체에 묶여 있지 않지만, 감각이라고 불리기도 한다. 많은 무척추동물은 포유류의 반고리관과 다르게 작동하는 가속도 및 방향 감지 센서인 평형낭을 가지고 있다.

고유수용성 감각은 신체 위치, 근육, 건, 관절 부위의 긴장 변화를 감지하는 감각이다. 이는 인간이 크게 의존하지만, 자주 의식되지 않는 감각이다. 고유수용성 감각은 눈을 감고 팔을 움직여도 팔의 위치를 인지할 수 있게 한다.

가려움은 '통증'보다 가벼운 것으로 여겨졌으나, 최근에는 독립적인 감각일 가능성이 제기되었다.[89]

4. 동물의 감각 (인간과 비교)

인간과 비교했을 때, 다른 동물들은 주변 세계를 감지하는 수용체를 가지고 있지만, 그 메커니즘과 능력은 매우 다양하다.


  • '''시각'''
  • 잠자리와 같은 겹눈은 사람의 수정체 눈과 시세포의 배열 방식이 다르지만, 렌즈와 같은 요소를 갖춘 점에서는 수렴 진화의 한 예이다.
  • 꿀벌은 자외선(사람의 눈에는 보이지 않는 파장이 짧은 빛)을 볼 수 있고, 살모사나 보아뱀은 적외선(사람의 눈에는 보이지 않는 파장이 긴 빛)을 볼 수 있다.
  • 고양이와 같은 야행성 동물은 망막 뒤에 "타페툼"이라는 반사막이 있어, 빛을 반사하여 증폭시킴으로써 사람보다 어둠 속에서 물체를 더 잘 볼 수 있다.
  • '''청각'''
  • 박쥐와 고래는 초음파(사람의 귀에는 들리지 않는 높은 주파수의 소리)를 발하고, 반향정위를 이용하여 자신이나 먹이의 위치를 알 수 있다.
  • '''후각'''
  • 개나 곰은 사람보다 훨씬 예민한 후각을 가지고 있다. 개의 후각은 사람의 수천 배에서 수만 배에 달한다고 알려져 있지만, 향기 물질의 종류에 따라 크게 달라지며, 아세트산 냄새는 사람의 1억 배까지 감지할 수 있다.
  • 곤충은 더듬이에 후각 수용체를 가지고 있다.
  • '''페로몬 수용체'''
  • 도마뱀이나 뱀, 많은 포유류는 후각과는 별도로 "야콥손 기관"이라고 불리는 페로몬을 수용하는 전용 기관을 가지고 있다. 사람에게도 발생 초기에는 존재하지만, 태아기에 퇴화하여 기능하지 않는다.

4. 1. 인간과 유사한 감각

많은 동물이 인간과 유사한 시각(눈), 청각(귀), 촉각(피부), 후각(코), 미각(입)의 오감을 가지고 있지만, 그 능력과 세부 메커니즘은 종에 따라 다르다.[7][18] 예를 들어, 다른 포유류는 일반적으로 인간보다 후각이 더 발달되어 있다. 일부 동물 종은 하나 이상의 인간 감각 시스템 유사체가 없고, 일부는 인간에게 없는 감각 시스템을 가지고 있는 반면, 다른 동물은 매우 다른 방식으로 동일한 감각 정보를 처리하고 해석한다.[8][9][75][10]

몇몇 동물들은 다음과 같은 감각을 지니고 있다.

비포유류에서 후각의 예로는 상어가 있는데, 상어는 예리한 후각과 시간 감각을 결합하여 냄새의 방향을 판단한다. 상어는 냄새를 먼저 감지한 콧구멍을 따라 이동한다.[51] 곤충은 더듬이에 후각 수용체를 가지고 있다.

파리와 나비는 발에 미각 기관이 있어서 착지하는 모든 것을 맛볼 수 있다. 메기는 온몸에 미각 기관이 있어서 물속의 화학 물질을 포함하여 만지는 모든 것을 맛볼 수 있다.[56]

고양이는 눈 주위 근육(홍채(Iris (anatomy))를 조절하는 근육)과 빛을 최적화하는 반사막인 반사판 덕분에 어두운 곳에서도 볼 수 있다. 살모사, 비단뱀, 그리고 일부 보아뱀은 적외선을 감지하는 기관을 가지고 있어 먹이의 체온을 감지할 수 있다. 흡혈박쥐는 코에 적외선 감지기가 있는 것으로 추정된다.[57] 조류와 일부 다른 동물들은 사색시력을 가지고 있으며 300나노미터까지 자외선을 볼 수 있는 것으로 밝혀졌다. 꿀벌과 잠자리[58] 또한 자외선을 볼 수 있다. 갯가재는 편광과 다중 분광 영상을 모두 인지할 수 있으며, 인간이 세 가지, 대부분의 포유류가 두 가지인 것과 달리 12가지의 색 수용체를 가지고 있다.[59]

두족류는 피부의 색소포를 이용하여 색깔을 바꿀 수 있다. 연구자들은 피부의 옵신이 다양한 파장의 빛을 감지하여 위장에 도움이 되는 색상을 선택하는 데 도움이 될 것이라고 생각하며, 이는 눈으로부터의 빛 입력과 더불어 작용한다.[60]

많은 무척추동물은 포유류의 반고리관과는 매우 다른 방식으로 작동하는 가속도와 방향 감지 센서인 평형낭을 가지고 있다.

편광된 빛 방향/감지는 특히 흐린 날에 꿀벌이 자신을 방향을 잡는 데 사용된다. 오징어, 일부 딱정벌레, 그리고 갯가재도 빛의 편광을 감지할 수 있다.

거미는 세극 감각털을 통해 외골격의 기계적 변형을 감지하여 힘과 진동에 대한 정보를 얻는다.

4. 2. 인간에게 없는 감각

상어, 가오리, 메기 등 일부 수생동물은 전장을 감지하는 기관을 가지고 있다.[72] 상어는 "로렌치니 기관"이라는 미약한 전장을 감지하는 기관을 통해 빛이 닿지 않는 심해나 해저의 진흙에 숨어 있는 먹이를 발견하여 잡는다. 전기를 수용하여 주변 물체의 위치를 특정하는 것을 전기정위(일렉트로로케이션)라고 한다. 다른 동물이 만든 전장을 감지하는 유형(수동적인 전기정위)과, 전기뱀장어처럼 스스로 발전하여 몸 주변에 전장을 만들어 레이더처럼 전장 내의 이물을 감지하는 유형(능동적인 전기정위)이 있다. 전기뱀장어는 여러 종류의 발전 기관을 가지고 있으며, 전기정위를 위한 발전과 전기 충격 공격을 위한 발전은 별개의 기관에서 수행한다. 인간의 감전은 전기를 수용하는 것이 아니다.

귀소 본능을 가진 편지비둘기나 철새 등 일부 조류는 지자기라고 불리는 지구의 자기장을 감지하여 위치와 방향을 알 수 있다.[63][64][65][66] 단, 감지 메커니즘에 대해서는 여러 설이 있으며, 해명되어 있지는 않다.

살모사나 보아뱀 등 일부 뱀은 "피트 기관"이라는 적외선을 열선으로 감지하는 기관을 가지고 있다.[77] 뱀의 먹이인 소동물은 자신의 체열에 의해 적외선을 내는데, 좌우에 있는 피트 기관으로 적외선 발생원까지의 거리와 위치를 알 수 있다. 이를 통해 뱀은 야간에도 먹이를 발견하여 잡을 수 있다.

5. 식물의 감각

다양한 감각 수용체를 사용하여 식물은 빛, 온도, 습도, 화학 물질, 화학적 기울기, 재배향, 자기장, 감염, 조직 손상 및 기계적 압력을 감지한다. 신경계가 없음에도 불구하고, 식물은 다양한 호르몬 및 세포 간 통신 경로를 통해 이러한 자극을 해석하고 반응하여 운동, 형태 변화 및 유기체 수준에서의 생리적 상태 변화, 즉 식물 행동을 초래한다. 그러나 이러한 생리적 및 인지적 기능은 일반적으로 정신 현상이나 정성적 경험(qualia)을 유발하는 것으로 여겨지지 않는데, 이러한 현상은 보통 신경계 활동의 산물로 간주되기 때문이다.

하지만 식물은 주변 세계를 인지할 수 있으며, 스트레스를 받을 때 "비명"과 유사한 공중 음파를 방출할 수도 있다. 그러한 소리는 인간의 귀로는 감지할 수 없지만, 청력 범위가 초음파 주파수를 들을 수 있는 생물, 예를 들어 쥐, 박쥐 또는 다른 식물은 최대 약 4.57m 떨어진 곳에서 식물의 비명을 들을 수 있다.[82]

6. 인공 감각

기계 지각(Machine perception)은 컴퓨터 시스템이 인간의 감각을 사용하여 주변 세계와 관련을 맺는 방식과 유사하게 데이터를 해석하는 능력이다.[13][14][83] 컴퓨터는 부착된 컴퓨터 하드웨어를 통해 환경을 받아들이고 반응한다. 최근까지 입력은 키보드, 조이스틱 또는 마우스로 제한되었지만 하드웨어와 소프트웨어의 기술 발전으로 컴퓨터는 인간과 유사한 방식으로 감각 입력(Stimulus (physiology))을 받아들일 수 있게 되었다.[13][14]

7. 감각과 관련된 철학적 논의

칸트는 『순수이성비판』에서 모든 감각이 시간과 공간의 형식으로 나타나며, 이 형식이 우리 내면에 이미 갖춰져 있다고 보았다. 모든 감각은 공간 속 어떤 사물의 자극에 의해, 시간 속에서 발생하며, 시간과 공간은 그 자체로 "인식의 형식"이기 때문에 경험 이전에 우리 내면에 존재한다. 이러한 형식 덕분에 감각이 성립 가능하다. 시각, 청각뿐만 아니라, 복통이나 두통 같은 신체 내부 감각조차도 공간 내 특정 장소에서 일어난 감각으로 인식되므로, 감각은 반드시 공간에 따라 발생한다. 이는 인간뿐만 아니라 신경세포를 가진 모든 생물에게도 해당된다.[18]

하지만 칸트는 주어진 감각에 12가지 개념(범주)을 적용한다고 설명했는데, 이는 추상적 개념 적용에 의한 추론으로 경험이 발생한다면, 그러한 사고 방식을 가지지 않은 동물이나 곤충은 경험을 할 수 없다는 문제가 생긴다. 예를 들어, 잠자리는 인간을 보면 도망치지만, 잠자리의 눈에 비치는 것은 "단순히 공간의 형식을 취해 발생한 현상"일 뿐, "외부 원인에 의해 발생한 것"이라는 추론은 포함되지 않을 수 있다. 따라서 인과 관계가 "개념에 의한 사고 작용"이라면, 곤충은 자극을 외부와 관련짓지 못해 "도망친다"는 행동이 불가능해진다.[18]

쇼펜하우어는 이러한 문제점을 지적하며, 칸트의 선험적 감성론은 "인류 최대의 지혜 중 하나"라고 극찬하면서도, 객관이 시간과 공간 속에서 주어지고 사유에 의해 개념을 적용한다는 점에는 동의하지 않았다. 그는 "주관이 없으면 객관은 존재하지 않는다"는 진리를 칸트가 받아들이지 않았다고 비판했다. 쇼펜하우어에 따르면, 경험이 주어지기 위해서는 시간과 공간 외에 "인과 관계"를 추론하는 형식이 필요하다. 예를 들어, 새가 인간을 보고 도망치는 것은 망막에 비친 상이 단순한 신체 내부 변화가 아니라 "외부 자극에 의해" 생겼다는 무의식적인 추론을 적용하기 때문이다.[18]

즉, "～에 의해 감각이 발생한다"는 인식 방식에는 이미 "인과 관계"가 개입되어 있다. 이 형식은 추상적 개념에 의한 추론이 아니라, 경험이 성립하기 위한 조건이며, 인간을 포함한 동물에게 공통적인 인식 발생 조건이다. 칸트가 말한 것처럼 시간과 공간에 발생하는 경험은 단순히 "주어지는" 것이 아니라, 인과 관계를 적용하는 절차를 거쳐야 비로소 인식, 즉 지각이 발생한다. 감각은 그 자체로 주어지는 것이 아니라, 지각으로서 인식 가능한 형식이 되어서야 비로소 발생한다.[18]

"외부 자극을 받아 감각이 생긴다"는 설명은, 인식 작용과 독립적으로 사물이 존재한다는 생각에 기반한다. 그러나 망막이나 고막은 자극을 수용할 뿐, 그 자극이 "외부 객관에 의해 발생한 것"이라고 판단하는 기능은 뇌 등 신경계의 인식 작용에 속한다. 따라서 "외부에 의해 감각이 발생했다"고 본다면, 이는 이미 무의식적으로 인과 관계가 적용된 후, 우리에게 인식 가능한 객관, 즉 지각으로 나타난 것이다. 인과 관계는 사고하는 신경계 활동의 형식에 기인하며, 뇌는 사물에 인과 관계를 추측하는 작업을 한다. 동물은 추상적 사고 능력은 없지만, 감각이 발생할 때 인간처럼 무의식적으로 인과 관계를 적용하여 감각을 인식한다. 신경 세포 발달 정도에 따라 인과 관계 인식의 명료성은 달라질 수 있다.[18]

결론적으로, 신경계를 거쳐 지각되는 객관은 "무의식적으로 인과 관계를 설정하는 지각 기능에 의해 생긴 것"이며, "인식 작용으로부터 독립하여 사물이 외부에 객관으로서 존재한다"는 일반적인 생각은 부정된다. 모든 객관은 주관의 인식 작용에 의존하여 성립한다.[18]

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