왜 섬모체가 수축하면 수정체가 두꺼워지나요?

1. 의문의 요지

눈의 구조에 대해서 학습할 때 사물의 거리에 따른 수정체의 두께 변화를 배우게 된다. 이때 수정체(Lens)의 두께는 섬모체(Ciliary body, 모양체)로 인해 조절되는데 섬모체가 수축하면 수정체가 두꺼워지고, 섬모체가 이완하면 수정체가 당겨지며 얇아진다. 하지만 그림을 보았을 때 오히려 섬모체가 수축할 때 수정체가 당겨져 얇아져야 하는 것처럼 보인다. 무엇을 오해하고 있는 걸까? 

[그림1] 섬모체로 인한 수정체의 두께 조절(출처-천재교육)

 

2. 분석

섬모체는 수정체를 감싸며 둥근 고리 모양을 띤다. 이때 섬모체와 수정체는 섬모체소대(Ciliary zonule, 진대/수정체소대)라는 얇은 끈형태의 인대로 이어져 있는데, 섬모체의 고리 반지름이 작아지면 섬모체소대가 느슨해지면서 수정체가 두꺼워지고, 섬모체의 반지름이 커지면 섬모체소대가 팽팽해지며 수정체를 잡아당겨 수정체가 얇아지게 된다. 

[그림2] 수정체와 섬모체의 전면 구조

 

의문을 해결하는 핵심은 수정체의 굵기를 조절할 때 섬모체의 근육이 방사방향(Radial, 원의 중심에서 멀어지고 가까워지는 방향)이 아닌 원주 방향(Circular, 원 둘레를 따라 회전하는 방향)으로 수축한다는 것이다. 섬모체를 이루는 근육(Ciliary muscle)에는 방사 방향으로 정렬된 근육과 원주 방향으로 정렬된 근육이 모두 존재한다. 이때 수정체의 두께를 조절하는 메커니즘의 핵심은 원주 방향을 따라 고리 모양으로 분포된 근육인데, 이렇게 둥근 형태의 근육 수축 메커니즘은 마치 괄약근과 비슷하다.  (섬모체 수축에 따른 수정체두께 조절 외부 이미지링크)

힘을 주어 괄약근을 조이면 항문이 닫히는 것과 유사하게 고리 형태로 분포된 섬모체의 근육 역시 수축하면 원의 중심 쪽으로 조여지게 된다. 따라서 섬모체의 수축이 섬모체소대를 느슨하게 하여 수정체의 원래 모습인 두꺼운 형태가 된다. 수축했던 근육이 다시 이완될 경우 섬모체는 다시 중앙에서 멀어지고 섬모체소대가 팽팽해지며 수정체를 잡아당겨 수정체가 얇아진다.

 

3. 결론

가까운 물체를 볼때는 섬모체에 둥글게 분포하는 원형(circular)의 근육이 수축하여 마치 괄약근처럼 조여져 수정체가 두꺼워진다.