푸르키네 효과
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1. 개요
푸르키네 효과는 빛의 세기가 어두워짐에 따라 색상 인지 방식이 변화하는 현상이다. 이는 망막의 원뿔 세포와 간상 세포의 상호 작용으로 발생하며, 중간시 상태에서 색상 인지를 담당하는 원뿔 세포의 출력과 507nm 파장에서 최대 감도를 갖는 간상 세포의 출력이 합쳐지기 때문에 나타난다. 막대세포가 장파장(빨간색) 빛에 둔감하다는 특성으로 인해, 빨간색 조명은 잠수함, 항공기 조종석, 연구 환경 등에서 사용되어 시각 적응을 돕거나 특정 실험 조건을 조성하는 데 활용된다. 1819년 얀 에반젤리스타 푸르키네에 의해 발견되었으며, 그는 새벽에 꽃의 색상이 다르게 보이는 현상을 관찰하여 이 효과를 설명했다.
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| 푸르키네 효과 | |
|---|---|
| 현상 개요 | |
| 이름 | 푸르키네 현상 |
| 다른 이름 | 푸르키네 효과, 명암 순응 |
| 설명 | 낮은 조명 조건에서 눈의 최대 감도가 스펙트럼의 파란색 끝으로 이동하는 현상 |
| 상세 정보 | |
| 원인 | 망막의 간상체 세포와 원추세포의 상대적인 활성화 변화 |
| 관련 세포 | 간상체 세포, 원추 세포 |
| 파장 변화 | 최대 감도 파장이 555nm에서 500nm로 이동 |
| 발견자 | 얀 에반겔리스타 푸르키네 |
| 발견 시기 | 1825년 |
| 응용 및 영향 | |
| 관련 분야 | 색채 과학, 시각, 사진, 천문학 |
| 사진 | 야간 촬영 시 색상 균형에 영향 |
| 천문학 | 어두운 밤하늘 관측 시 별의 색상 인지에 영향 |
| 기타 | |
| 관련 현상 | 암순응 |
2. 생리학적 기전
푸르키네 효과는 명소시(원추 세포 기반) 및 암소시(간상 세포 기반) 시스템 간의 전환 시점인 중간시 상태에서 발생한다. 빛의 강도가 어두워짐에 따라 간상 세포가 우위를 점하며, 색상이 완전히 사라지기 전에 간상 세포의 최고 감도 쪽으로 이동한다.[11]
이 효과는 중간시 조건에서 색상 인지를 담당하는 망막의 원뿔 세포의 출력이 간상 세포의 출력과 합쳐지기 때문에 발생한다. 간상 세포는 507nm의 청록색 파장에서 휘도 함수의 최대 감도를 갖는다.
2. 1. 원추세포와 명소시
푸르키네 효과는 명소시(원추 세포 기반) 및 암소시(간상 세포 기반) 시스템의 주요 사용 간의 전환 시점, 즉 중간시 상태에서 발생한다. 빛의 강도가 어두워짐에 따라 간상 세포가 우위를 점하며, 색상이 완전히 사라지기 전에 간상 세포의 최고 감도 쪽으로 이동한다.[11]이 효과는 중간시 조건에서 색상 인지를 담당하는 망막의 원뿔 세포의 출력이 이러한 조건에서 더 민감하고 507nm의 청록색 파장에서 휘도 함수의 최대 감도를 갖는 간상 세포의 출력과 합쳐지기 때문에 발생한다.
2. 2. 간상세포와 암소시
푸르키네 효과는 명소시(원추 세포 기반) 및 암소시(간상 세포 기반) 시스템의 주요 사용 간의 전환 시점, 즉 중간시 상태에서 발생한다. 빛의 강도가 어두워짐에 따라 간상 세포가 우위를 점하며, 색상이 완전히 사라지기 전에 간상 세포의 최고 감도 쪽으로 이동한다.[11]이 효과는 중간시 조건에서 색상 인지를 담당하는 망막의 원뿔 세포의 출력이 이러한 조건에서 더 민감하고 507nm(나노미터)의 청록색 파장에서 휘도 함수의 최대 감도를 갖는 간상 세포의 출력과 합쳐지기 때문에 발생한다.
2. 3. 중간시와 푸르키네 효과
푸르키네 효과는 명소시(원추 세포 기반) 및 암소시(간상 세포 기반) 시스템의 주요 사용 간의 전환 시점, 즉 중간시 상태에서 발생한다. 빛의 강도가 어두워짐에 따라 간상 세포가 우위를 점하며, 색상이 완전히 사라지기 전에 간상 세포의 최고 감도 쪽으로 이동한다.[11]이 효과는 중간시 조건에서 색상 인지를 담당하는 망막의 원뿔 세포의 출력이 이러한 조건에서 더 민감하고 507nm의 청록색 파장에서 휘도 함수의 최대 감도를 갖는 간상 세포의 출력과 합쳐지기 때문에 발생한다.
3. 붉은색 조명의 활용
막대세포가 장파장(빨간색) 빛에 둔감하다는 점은 특수한 상황에서 빨간색 조명을 사용하는 결과를 낳았다.[12] 빨간색 조명은 밝은 곳에서의 시각과 어두운 곳에서의 시각을 모두 활성화해야 하는 잠수함, 항공기 조종석, 연구 환경, 동물원 등에서 사용된다.
3. 1. 잠수함 및 항공기 조종석
막대세포가 긴 파장의 빛(빨간색)에 둔감하다는 점은 잠수함 제어실, 연구 실험실, 항공기, 육안 천문학 등 특수한 상황에서 빨간색 조명을 사용하게 만들었다.[12]빨간색 조명은 밝은 곳에서의 시각과 어두운 곳에서의 시각을 모두 활성화해야 하는 상황에서 사용된다. 잠수함은 승무원의 시야를 위해 밝게 조명되지만, 제어실은 승무원이 계기판을 읽으면서도 어둠에 적응할 수 있도록 다르게 조명해야 한다. 빨간색 조명을 사용하거나 빨간색 고글을 착용하면 원추세포가 밝은 곳에서의 시각(읽기에 필요한 높은 시력)을 제공하기에 충분한 빛을 받을 수 있다. 막대세포는 긴 파장의 빛에 민감하지 않아 밝은 빨간색 조명에 포화되지 않으므로, 승무원은 어둠에 적응된 상태를 유지할 수 있다.[13] 마찬가지로, 항공기 조종석은 조종사가 계기판과 지도를 읽는 동시에 항공기 외부를 볼 수 있도록 빨간색 조명을 사용한다.
3. 2. 연구 환경
막대세포가 장파장(빨간색) 빛에 둔감하다는 점은 잠수함 제어실, 연구 실험실, 항공기, 육안 천문학 등 특수한 상황에서 빨간색 조명을 사용하는 결과를 낳았다.[12]빨간색 조명은 명시 및 암순응 시스템을 모두 활성화하는 것이 바람직한 상황에서 사용된다. 잠수함은 근무하는 승무원의 시야를 돕기 위해 밝게 조명되지만, 제어실은 승무원이 계기판을 읽으면서도 어둠에 적응할 수 있도록 다르게 조명되어야 한다. 빨간색 조명을 사용하거나 빨간색 고글을 착용하면, 원추세포가 명시 시력(읽기에 필요한 높은 시력)을 제공하기에 충분한 빛을 받을 수 있다. 막대세포는 장파장 빛에 민감하지 않기 때문에 밝은 빨간색 조명에 포화되지 않아 승무원은 어둠에 적응된 상태를 유지한다.[13] 마찬가지로, 항공기 조종석은 조종사가 계기판과 지도를 읽는 동시에 항공기 외부를 보기 위한 야간 시력을 유지할 수 있도록 빨간색 조명을 사용한다.
빨간색 조명은 연구 환경에서도 자주 사용된다. 많은 연구 동물(예: 쥐 및 생쥐)은 원추세포 광수용체가 훨씬 적기 때문에 제한적인 명시 시력을 가지고 있다.[14] 동물 실험 대상은 빨간색 조명을 인식하지 못하므로 어둠을 경험하지만(야행성 동물의 활동 시간), 장파장에 민감한 한 종류의 원추세포("L 원추세포")를 가진 인간 연구자는 완전히 어둠에 적응된(하지만 낮은 시력) 암순응 시력으로는 비실용적일 수 있는 기기를 읽거나 절차를 수행할 수 있다.[15] 같은 이유로, 야행성 동물의 동물원 전시물은 종종 빨간색 조명으로 조명된다.
3. 3. 동물원
야행성 동물의 동물원 전시물은 종종 빨간색 조명으로 조명된다. 많은 연구 동물(예: 쥐 및 생쥐)은 원추세포 광수용체가 훨씬 적기 때문에 제한적인 명시 시력을 가지고 있다.[14] 동물 실험 대상은 빨간색 조명을 인식하지 못하므로 어둠을 경험하지만(야행성 동물의 활동 시간), 장파장에 민감한 한 종류의 원추세포("L 원추세포")를 가진 인간 연구자는 완전히 어둠에 적응된(하지만 낮은 시력) 암순응 시력으로는 비실용적일 수 있는 기기를 읽거나 절차를 수행할 수 있다.[15]4. 역사
푸르키네 효과는 1819년 얀 에반젤리스타 푸르키네에 의해 발견되었다. 푸르키네는 다재다능한 학자였으며, 보헤미아 들판에서 새벽에 긴 산책을 하며 명상하는 것을 즐겨했다.[16] 그는 눈이 밝은 빛과 황혼, 새벽을 위한 두 가지 시스템을 가지고 있다고 추론했다.
4. 1. 푸르키네의 관찰
푸르키네 효과는 1819년 얀 에반젤리스타 푸르키네에 의해 발견되었다. 푸르키네는 다재다능한 학자였으며, 새벽에 꽃이 만발한 보헤미아 들판에서 긴 산책을 하며 명상하는 것을 즐겨했다.[16] 그는 가장 좋아하는 꽃들이 맑은 오후에는 밝은 빨간색으로 보이지만, 새벽에는 매우 어둡게 보인다는 것을 알아차렸다. 그는 눈이 색상을 감지하기 위해 하나의 시스템이 아닌 두 개의 시스템을 가지고 있으며, 하나는 밝은 전체적인 빛의 강도를 위한 것이고, 다른 하나는 황혼과 새벽을 위한 것이라고 추론했다.푸르키네는 그의 저서 ''Neue Beiträge''에서 다음과 같이 적었다.[16][17]
> 객관적으로 조명의 정도는 색상의 강도에 큰 영향을 미친다. 이를 가장 생생하게 증명하기 위해, 날이 밝아오기 시작하는 새벽 전에 몇 가지 색상을 살펴보자. 처음에는 검은색과 회색만 보인다. 특히 가장 밝은 색상인 빨간색과 녹색이 가장 어둡게 나타난다. 노란색은 장밋빛 빨간색과 구별할 수 없다. 파란색이 나에게 가장 먼저 눈에 띄었다. 그렇지 않으면 햇빛 속에서 가장 밝게 타오르는 빨간색의 뉘앙스, 즉 코치닐, 시나바, 오렌지는 평균 밝기와 대조적으로 한동안 가장 어둡게 나타난다. 녹색은 나에게 더 푸르스름하게 보이며, 노란색 색조는 햇빛이 증가함에 따라 나타난다.
4. 2. 저서 ''Neue Beiträge''
얀 에반젤리스타 푸르키네는 그의 저서 ''Neue Beiträge''에서 다음과 같이 적었다.[16][17]> 객관적으로 조명의 정도는 색상의 강도에 큰 영향을 미친다. 이를 가장 생생하게 증명하기 위해, 날이 밝아오기 시작하는 새벽 전에 몇 가지 색상을 살펴보자. 처음에는 검은색과 회색만 보인다. 특히 가장 밝은 색상인 빨간색과 녹색이 가장 어둡게 나타난다. 노란색은 장밋빛 빨간색과 구별할 수 없다. 파란색이 나에게 가장 먼저 눈에 띄었다. 그렇지 않으면 햇빛 속에서 가장 밝게 타오르는 빨간색의 뉘앙스, 즉 코치닐, 시나바, 오렌지는 평균 밝기와 대조적으로 한동안 가장 어둡게 나타난다. 녹색은 나에게 더 푸르스름하게 보이며, 노란색 색조는 햇빛이 증가함에 따라 나타난다.
참조
[1]
Dictionary
Purkinje cell
[2]
서적
Seeing: Illusion, Brain and Mind
Oxford University Press : Oxford
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Neue Beiträge zur Kenntniss des Sehens in Subjectiver Hinsicht
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1966-10-01
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학술지
Electroretinal Demonstration of a Purkinje Shift in the Chicken Eye
1956-08
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학술지
The Purkinje shift in cat: extent of the mesopic range
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문서
Eye, human.
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https://books.google[...]
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http://www.britannic[...]
2011-06-09
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서적
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https://books.google[...]
O'Reilly
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학술지
On the Prowl with Polaris
https://books.google[...]
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Academic Press
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서적
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https://books.google[...]
Lawrence Erlbaum Associates
[17]
학술지
The Effect of Achromatic Conditions on the Color Phenomena of Peripheral Vision
https://books.google[...]
Baltimore : The Review Publishing Company
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