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운동을 지각하는 능력은 실제로 인간과 동물이 생존하는 데 있어 필수적인 요소이다.

동물은 사냥·도피·짝짓기 등을 위해 움직임을 탐지해내야 할 필요가 있다. 운동은 주로 시각을 통해 지각되지만 몇 가지 비(非)시각적인 감각에 의해서도 탐지된다.

시각적인 정보의 처리과정은 눈과 뇌에서 이루어지는데, 그 비율은 생물체의 종류에 따라 다양하다. 일반적으로 하등동물의 눈은 생존에 직접 관계되는 움직임들을 포착하도록 적응되어져 있다.

예를 들어 개구리의 눈은 곤충이 잡힐 만큼 가까이 다가왔을 때에 그 기능을 발휘한다. 개구리가 곤충을 잡기 위한 행동을 취할 수 있기 전에는 시각적 정보가 개구리의 뇌에서 처리될 필요가 없다. 즉 눈 스스로가 적절한 반응을 촉발시킨다. 고등동물의 경우에는 뇌가 보다 적극적인 역할을 담당하면서 광범위한 자극들에 대해 반응할 수 있도록 해준다. 눈은 주로 시각적 정보를 수집하는 기능을 하며 정보들은 뇌에 전달되어 처리된다. 뇌의 시각기능을 담당하고 있는 영역에는 특수한 세포가 있으며, 이 세포가 움직임을 탐지하는 기능을 수행하는 것으로 추측된다.

대부분의 고등동물들에게 있어서 망막의 바깥층은 움직임에 대해 특히 민감하게 작용하여, 움직이는 물체를 가능한 한 시야의 중심부에 두기 위해 안구의 반사적인 방향전환 운동을 자극한다.

시각적 인식 체계가 운동지각을 돕는 방식에는 다양한 메커니즘이 존재한다(반사). 움직이는 물체를 바라볼 경우에 만일 안구가 움직일 수 없다면, 그 물체가 시야를 완전히 벗어나지는 않을지 모르지만, 시각의 중심부에서 벗어날 것이라는 점은 자명한 사실이다.

그러나 실제로 눈은 움직이는 물체를 시각의 중심부에 두기 위해 반사적으로 그 물체를 따라 움직인다. 정지된 장면을 인식하기 위해 안구가 움직일 때, 망막에 맺힌 상은 정지된 장면이 움직이고, 안구는 정지하고 있는 것 같은 모습으로 변한다. 그러나 뇌는 망막에 맺힌 영상을 해석하는 과정에서 안구근육에 주어지는 신호를 고려하기 때문에 정지된 장면은 당연히 정지하고 있는 것으로 인식된다. 안구근육에 대한 통제기능에 문제가 생길 경우, 안구의 불수의적인 움직임은 대상이 마치 움직이는 것처럼 보이도록 하는 지각적 오류를 발생시킬 수 있다.

운동지각은 또한 움직이는 물체와 그 주변의 정지된 물체 사이의 관계를 이용하기도 한다(공간지각). 이들 물체들은 움직이는 것과 움직이지 않는 것에 대한 감각을 결정하는 준거틀로서 기능한다.

이러한 틀이 없다면 정지하고 있는 물체는 마치 공중을 떠다니는 것처럼 보일 것이다. 눈에서 멀어지거나 다가오는 것을 지각하는 것보다 측면에서 측면으로 움직이는 것을 지각하는 것이 더 쉽다. 깊이를 지각하는 것은 두 눈의 시각차(→ 공간지각), 초점의 변화, 망막에 맺힌 영상의 크기 변화, 물체의 밝기 정도의 변화 등을 통해 이루어진다.

운동 현상을 유도하기 위해서 기술적인 수단이 사용될 수도 있다.

2가지 현상이 운동에 대해 착각을 일으키는데, 그 첫째가 바로 잔상현상이다. 이는 시각적인 자극이 소멸한 후에도 매우 짧은 시간 동안 그 자극이 계속해서 뇌에 기록되는 것을 말한다. 2번째 현상은 이른바 파이 현상인데, 이는 인접한 2개의 광원(光源)이 서로 번갈아가면서 꺼졌다 켜졌다 하면 마치 하나의 불빛이 앞뒤로 움직이는 것처럼 여겨지는 것을 말한다.

이같은 현상이 발생하는 이유는 공간적으로 가까이 있는 시각적 대상물 사이의 틈을 메우고자 하는 경향이 있기 때문이다. 이 2가지 현상은 활동사진(영화)에 이용된다. 정지된 한 토막의 장면들이 매우 빠른 속도로 계속 이어지면서 극히 짧은 틈새의 빈 공간을 '운동하는' 모습으로 대신 자리잡게 하는 것이다. 몇몇 비(非)시각적 감각들도 운동을 지각하는 데 동원된다(청각). 육지 동물들은 물체가 발생시키는 음향의 크기와 방향의 변화로 그 물체의 움직임을 추론해낸다.

음향은 운동을 암시하는 역할을 하는데 일반적으로 어류와 박쥐에게 가장 긴요하게 이용된다. 인체의 운동에 관한 또하나의 중요한 정보의 원천으로 운동감각이 있다. 운동감각은 관절부위의 얇은 막에 있는 감각기관에 의해서 생겨나는 것인데 의식적으로 통제된 동작이 진행되는 과정에서 느끼는 움직임을 통해 이루어진다. 인체운동을 지각하는 또다른 양식 중에는 전정계(前庭系)라는 것이 있다. 이것은 내이(內耳)에 있는 여러 개의 폐쇄된 강(腔)으로 구성되어 있으며 주로 머리의 운동에 반응하는 역할을 한다.

뇌는 인체의 균형을 유지하고, 위에서 설명했던 안구의 보완적인 운동을 통제하기 위해 전정계로부터 전달된 정보를 이용한다.