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눈운동의 기초
최서영
을지대학병원 신경과
Basis of Eye Movements
Seo-Young Choi, MD
Department of Neurology, Eulji University Hospital, Daejeon, Korea
Eye movements purpose clear vision by placing the image of an object on the fovea in each retina. These are functionally classi- fied: saccades, smooth pursuit, vestibular, vergence, fixation, and optokinetic movements. All kind of them had the own or sharing pathways from cerebri or brainstem to extraocular muscles. So, it should be preceded to understand the anatomical and physio- logical basics of eye movements for localization and diagnosis of the related disorder.
Keywords: Eye movement; Ocular motor nerve; Ocular motor disorder; Extraocular muscle
서 론
눈운동의 목적은 두 개의 눈 안의 망막의 중심부에 위치하는 중심 오목에 보고자 하는 물체를 정확히 맺히게 하여 선명한 시력을 유지 하는 것이다. 물체의 상이 2° 정도만 중심오목에서 벗어나면 시력이 50%로 감소한다. 따라서 선명하게 보기 위해서는 상이 중심오목의 0.5° 이내에 안정되게 머물러야 한다. 따라서 눈운동은 주시를 안정시 켜서 상을 중심오목에 안정되게 머무르게 하고, 관심있는 새로운 물 체에 시선을 옮겨 주시하게 하는 목적을 가지고 있다. 기능적으로 눈 운동은 신속보기(saccades), 부드런따라보기(smooth pursuit), 전정눈 운동(vestibular eye movement), 시선이동눈운동(optokinetic eye movement), 시고정(visual fixation), 이향운동(vergence)으로 분류할 수 있다(Table 1). 새로운 물체로 시선을 옮기는 빠른 운동은 신속보기 에 의해 이루어지며, 나머지는 대부분 중심오목에 물체의 상이 흔들 리지 않도록 유지하는 역할을 한다. 이런 운동은 의식적 혹은 반사적 으로 매우 정밀하게 조절되며, 대뇌에서부터 뇌간, 소뇌를 거쳐 외안 근까지 여러 복잡한 회로망을 통해 신호가 전달된다. 따라서 눈을 원
활하게 움직이게 하는 뇌의 회로망과 외안근에 대한 기초적인 해부, 생리학적 이해가 반드시 필요하며, 이를 기반으로 해야 정확한 신경학 적 검사와 신경안과적 질환에 대한 접근이 가능하다.
본 론
1. 눈운동의 용어
머리와 눈은 평면적인 원이 아니라 구(globus) 형태이다. 중심축을 따라 삼차원적으로 움직이기 때문에 일정한 좌표계를 기준으로 방 향과 움직임을 기술해야 한다. 서있는 상태에서 머리의 중심축이 지구 의 중력방향이라고 가정할 때 (earth-vertical), 머리의 중심축을 z축이 라고 표시한다. 이 상태에서 머리의 전면을 향하는, 즉 지구에 수평인 평면(earth-horizontal plane)에서 전후로 진행하는 축을 x축, 같은 수 평면상에서 x축에 직각으로 좌우로 진행하는 축을 y축으로 정의한 다(Fig. 1). 각 축을 따라서 머리나 눈이 회전하면서 움직이는데, x축 중 심 좌우 회전을 roll, y축을 중심 상하 회전을 pitch, z축을 중심 좌우 회 전을 yaw라고 명명하며, 각각 고개를 갸우뚱하는 운동, 끄덕거리는
Correspondence to: Seo-Young Choi, MD
Department of Neurology, Eulji University Hospital, 95 Dunsanseo-ro, Seo-gu, Daejeon 302-799, Korea Tel: +82-42-259-3858; Fax: +82-42-259-3858; E-mail: [email protected]
Received: Mar. 31, 2015 / Accepted: Apr. 3, 2015
REVIEW
ISSN: 2234-0971 대한안신경의학회지: 제5권 제1호
Clin Neuroophthalmol 5(1):1-3, June 2015
Choi S-Y • Basis of Eye Movements
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운동, 좌우로 도리도리하는 운동을 말한다(Fig. 1).
눈운동은 한 눈의 운동인 단안운동(duction)과 두 눈의 운동인 양 안운동(version)으로 나눌 수 있다. 한쪽 눈운동에서 상하, 좌우의 운 동에는 -전(-duction)이 라는 단어를 뒤에 붙이는데, yaw 평면에서 안 구가 코 쪽으로 회전하면 내전(adduction), 귀 쪽으로 회전하면 외전 (abduction)이라 하고, pitch 평면에서 위를 향하면 상전(elevation or su- praduction), 아래로 향하면 하전(depression or infraduction)이라 한다.
Roll 평면에서 눈의 상극(upper pole)이 코 쪽으로 회전하면 내회선(in- torsion), 귀 쪽으로 회전하면 외회선(extorsion)이라 한다. 양안운동에 는 편시(-version)라는 단어를 뒤에 붙여 우측으로 볼 때를 우편시 (dextroversion), 좌측으로 볼 때는 좌편시(laevoversion), 위를 쳐다볼 때는 상편시(elevation or supraversion), 아래를 볼 때는 하편시(depres- sion or infraversion), 안구의 상극이 우측으로 움직이면 우회편시 (dextrocycloversion), 상극이 좌측으로 움직이면 좌회편시(laevocyclo-
version)라고 한다. 두 눈의 움직임의 크기와 방향이 모두 같은 경우를 동향(conjugate)운동이라 하며, 두 눈의 움직이는 방향 또는 크기가 다 른 경우를 비동향운동(disconjugate)이 라고 한다. 이 중 방향이 반대 인 경우는 이향운동(vergence)이며, 두 눈이 멀어지는 쪽으로 움직이 면 눈벌림(divergence), 코 쪽으로 모이면 눈모임(convergence) 이라 한 다.1 양안운동을 나타내는 version도 종종 동향운동이라는 용어와 같 은 의미로 사용되므로 주의를 요한다.
2. 외안근의 작용과 신경지배
안구를 움직이는 외안근(extraocular muscle)은 한쪽 눈에 6개가 있 는데, 4개의 직근(rectus muscle)과 2개의 사근(oblique muscle)으로 구 성되어 있다. Table 2에서 각 근육의 명칭과 작용에 대해 정리해놓았 다. 외직근(lateral rectus muscle), 내직근(medial rectus muscle)을 제외 하고 4개의 수직으로 작용하는 상직근(superior rectus muscle), 하직 근(inferior rectus muscle), 상사근(superior oblique muscle), 하사근(in- ferior oblique muscle)은 눈의 위치에 따라 작용하는 방향이 바뀌기 때 문에 일차, 이차, 삼차작용이 나타난다. 일차작용은 눈이 외전되어 있 을 때 나타나며 이차작용은 눈이 내전되어있을 때 나타난다. 예를 들 면 상사근은 눈의 내회선과 하전을 담당하고 있는데, 눈이 외전된 상 태에서는 주로 내회선을, 내전된 상태에서는 주로 하전을 담당한다.
운동을 일으킨 근육을 작용근(agonist)라고 하고 운동과 반대편으 로 향하는 운동을 담당하는 근육을 대항근(antagonist)라고 한다. 동 향근(yoke muscle)은 눈의 운동 시 동시에 작용하는 반대편 눈의 외안 근의 짝이다. 예를 들면, 수평동향주시(horizontal conjugate gaze)에서 한쪽 외직근의 동향근은 반대편 눈의 내직근이다. 모든 눈운동에서 작용하는 동향근은 Hering의 법칙에 의해 동시에 흥분하고, 같은 정 도의 흥분신호를 받는다.
내직근, 상직근, 하직근, 하사근 은 눈돌림(oculomotor)신경이, 상사 근은 도르래(trochlear)신경이, 외직근은 외전(abducens)신경이 지배 한다. 이들 신경의 핵은 모두 뇌간에 위치하고, 상직근과 상사근을 제 외 하고는 모두 동측 뇌신경핵의 지배를 받는다.
Table 1. Functional classes of human eye movements2,3 Class of eye movement Main function and purpose Saccades High-velocity movements of varying amplitudes;
used for visual search; elicited at bedside by having the patient rapidly shift gaze between two objects Smooth pursuit Slow-velocity tracking movements; elicited at bedside
by having patient follow a slowly moving target Vestibular Holds images of the seen world steady on the retina
during brief head rotations or translations
Vergence Disconjugate movement of the eyes toward one another (convergence) or away from each other (divergence) Optokinetic Holds images of the seen world steady on the retina
during sustained head rotation
Visual Fixation Holds the image of a stationary object on the fovea by minimizing ocular drifts
Table 2. Action of extraocular muscles
Muscle Primary action Secondary action Tertiary action Medial rectus Adduction
Lateral rectus Abduction
Superior rectus Elevation Intorsion Adduction
Inferior rectus Depression Extorsion Adduction
Superior oblique Intorsion Depression Abduction
Inferior oblique Extorsion Elevation Abduction
Fig. 1. Axes in the 3-demensional coordination system.
눈운동의 기초 • 최서영
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1) 눈돌림신경과 핵
눈돌림신경핵은 쌍으로 된 구조물로, 수도관 주위 회색질의 앞쪽 에 위치하며 내직근, 상직근, 하직근, 하사근, 위눈꺼풀올림근과 동공 수축근으로 원심섬유를 보낸다. 눈돌림신경핵은 각각의 근육을 지배 하는 영역이 아핵의 형태로 나뉘어 있으며, 후상방에 위치한 에딩거- 베스트팔핵(Edinger-Westphal nucleus)과 후하방에 위치한 중심꼬리 핵(central caudal nucleus)은 중앙에서 하나의 핵이 양측을 지배한다.
가장 내측에 위치한 상직근 아핵(subnucleus)의 축삭은 핵의 아래 부 분에서 교차해서 반대편 상직근을 지배한다. 또한 가장 뒤쪽에 있는 아핵은 하직근을, 중간에 있는 아핵(intermediate subnuclei)은 하사근 을 지배한다. 내직근을 지배하는 신경원들은 동안신경핵 내의 서로 다른 세 영역에 걸쳐 나뉘어 있다. 눈돌림 신경다발(oculomotor fasci- cle)은 적핵(red nucleus)를 지나 대뇌다리(cerebral peduncle)의 내측을 지나면서 중뇌를 빠져나간다. 신경다발은 국소적배열(topographical organization)을 하고 있으며, 외측부터 하사근, 상직근, 내직근, 눈꺼 풀올림근, 하직근, 동공의 순서로 배열되어 있다. 눈돌림 신경은 대뇌 다리사이오목(interpeduncular fossa)에서 나와 후대뇌동맥과 상소뇌 동맥 사이를 지나 경막을 뚫고 나와 해면정맥동으로 들어가며, 그 안 에서는 도르래신경 위쪽에 위치한다. 해면정맥동을 지나면서, 위가지 와 아래가지로 나뉘어진 후 위안와틈새를 통과해서 위가지는 상직근 과 위눈꺼풀올림근, 아래가지는 그 외 근육들을 지배한다.
2) 도르래신경핵과 신경
도르래신경핵은 중뇌의 아래둔덕 부근, 안쪽세로다발의 뒤쪽에 위 치한다. 열두 개의 뇌신경 중 유일하게 뇌간의 뒤쪽으로 나오는 도르 래신경은 중뇌 등(dorsal)쪽 실질에서 교차한 뒤 중뇌를 빠져 나와 앞 으로 진행한다. 중간뇌의 뒤를 돌아 나온 신경은 앞쪽으로 진행하여
소뇌천막(tentorium cerebelli)의 경계를 따라 가다가 뒤침상돌기(pos- terior clinoid process) 뒤에서 경막을 뚫고 해면정맥동으로 들어간다.
해면정맥동에서는 동안신경의 바깥 아래쪽에 위치하며 위안와틈새 에서는 동안신경보다 위안쪽으로 들어가 상사근을 지배하게 된다. 도 르래신경은 뇌줄기로부터 외안근까지 이르는 경로가 길어서 외상에 취약하며, 견인이나 근처 뼈에 부딪히는 좌상으로 인해 단측, 양측 손 상이 모두 가능하다.
3) 외전신경핵과 신경
외전신경핵은 교뇌의 맨 아래 제4 뇌실의 바닥에 위치하고 얼굴신 경다발(facial fasciculus)와 인접해있다. 두 눈의 공액운동을 위해 외전 신경핵에는 동측의 외직근으로 가는 운동신경원(motoneuron)과 반 대편의 내직근아핵으로 가는 사이신경세포(interneuron)가 섞여있다.
사이신경세포는 외전신경핵을 나와 중앙선을 건너 반대편 안쪽세로 다발을 따라 동안신경핵의 내직근아핵에 연결되어 수평 동향눈운동 을 수행할 수 있게 한다. 운동신경원에서 나온 신경섬유는 앞쪽으로 주행하여 교뇌-연수 연결부 사이에서 빠져나온다. 그 이후 경사대(cli- vus)를 따라 위, 앞쪽으로 진행하다 경막을 뚫고 들어간다. 이후 해면 정맥동 내에서 속목동맥(internal carotid artery)에 인접하여 정맥동 내에 떠있는 상태로 주행하다가 위안와틈새를 통해 안와로 들어가 외직근을 지배하게 된다.
REFERENCES
1. 대한안신경의학회. 안신경학. Seoul: 신흥메드싸이언스, 2013.
2. Leigh RJ, Zee DS. The neurology of eye movements, 4th ed. New York:
Oxford University Press, 2006.
3. Rucker JC. Oculomotor disorders. Seminars in Neurology 2007;27:244-256.
