망막(retina)은 눈의 뒤쪽에 있는 신경 조직의 층으로 빛을 신경 신호로 변환시킵니다. 광전도(phototransduction)라고 불리는 이 과정은 망막 뒤쪽에 있는 간상 광수용체 세포(rod photoreceptor cell; 간상세포)와 원추 광수용체 세포(cone photoreceptor cell; 원추세포)에 의해 진행됩니다.
광수용체(photoreceptor)에는 간상세포에 있는 로돕신(rhodopsin)과 같은 광색소(photopigment) 분자를 포함하는 막 디스크 스택(membranous disk; 동전이 쌓인 것 같은 구조)을 가진 외부 부위가 있습니다. 이 광색소는 빛을 흡수하면, 이는 세포가 어둠 속에 있을 때와 비교하여 과분극(hyperpolarization)되게 만드는 일련의 분자 연쇄반응(casecade)을 촉발합니다. 이런 과분극화는 신경전달물질(neurotransmitter) 방출을 감소시킵니다. 따라서, 대부분의 다른 감각 신경 세포에 대한 자극과는 달리, 빛은 광수용체가 신경전달물질을 방출하는 것을 감소하도록 유도합니다.
간상세포와 원추세포 모두 빛을 감지하지만, 시각에 있어 각자 뚜렷한 역할을 합니다. 간상세포는 빛에 매우 민감하기 때문에 야간과 같은 저조도(low-light) 조건에서 우세합니다. 원추세포는 빛에 덜 민감하기 때문에 대부분 낮 시력에 사용됩니다. 원추세포는 망막의 중심 부근에 있는 중심와(fovea; 망막 중간 주변에 살짝 옴폭한 부분)에 촘촘히 밀집되어 있으며, 눈의 초점이 맞는 영역에 높은 수준의 시력을 제공합니다.
또한, 원추세포는 다양한 유형이 서로 다른 파장을 흡수하여(인간의 경우 S(짧은 길이), M(중간 길이), L(긴 길이)) 색상 정보를 제공합니다. 원추세포가 모든 옵신(opsin) 유형을 가지고 있어도 유형별로 다른 파장을 흡수하는 건 특정한 빛 흡수성을 가진 옵신(opsin) 분자가 각 원추세포 유형을 다르게 지배하기 때문입니다. 서로 다른 유형의 원추세포가 상대적으로 활성화되면 색상을 변환합니다.
광수용체는 망막의 중간에 있는 양극 세포(bipolar cell)로 시각 정보를 보내 망막의 앞쪽에 있는 신경절세포(ganglion cell)에 시냅스(synapse)를 형성합니다. 두 가지 추가 세포 유형(수평세포(horizontal cell)와 무축삭세포(amacrine cell))은 이러한 접합부에서 세포 간 수평(lateral) 방향 상호작용을 즉시 수행합니다. 수평세포는 광수용체-양극성 시냅스(photoreceptor-bipolar synapse)를 조절하고, 무축삭세포는 양극성-신경절 시냅스(bipolar-ganglion synapse)에 영향을 줍니다. 이 회로는 망막의 더 넓은 부분에 걸쳐 정보의 통합을 가능하게 하고 다양한 조명 조건에서 명조(contrast)를 감지하는 것과 같은 시각적 정보의 초기 처리를 가능하게 합니다.
시각 정보는 (신경교세포(glial cell; 교세포; 신경아교세포)와 함께) 눈 뒤쪽의 시신경을 구성하는 신경절세포의 축삭돌기(axon; 축삭)를 따라 이동합니다. 시각 정보는 추가적인 처리와 해석을 위해 시신경에서 뇌로 이동합니다.
