우리는 눈, 귀, 코 등의 감각기관을 통해 환경을 인식한다. 감각기관은 우리가 환경의 변화에 적응하며 능동적으로 대처하는 데 필요하다. 우리는 시각을 통해 사물과 환경에 대한 구체적인 지식을 얻으며, 청각을 통해서는 다른 사람들이 말하는 내용을 이해하고 정확하게 의사소통할 근거를 가지게 된다.
피부감각은 아픔이나 뜨거움과 차가움 등의 정보를 전달해 주는데, 이러한 정보를 바탕으로 환경의 변화에 대응할 수 있다.
따라서 감각기관의 기능에 이상이 발생하면 우리가 환경을 통해 받아들이는 정보가 부정확하거나 충붆하지 못할 수 있다. 결정적으로 생명을 유지하고 보호하는 데 지장이 생길 수 있다. 감각기관을 통해 중추로 전달되는 정보는 환경이나 자기 신체의 변화를 인식하는 단서를 제공해 주지만 감각 정보 자체를 의식하지는 못한다.
지각은 외부 환경에 대해 해석하는 과정에서 발생하는 심리 현상을 말한다. 지각 과정을 통해 우리는 환경에 있는 대상들의 패턴을 구성하고, 파악하며, 그 의미를 알게 된다. 지각이 유기체의 심리 과정과 행동에 매우 중요한 까닭은 유기체가 외부 사건이나 대상들을 어떻게 파악하고, 판단하며, 해석하느냐에 따라 행동이 달라지기 때문이다. 지각과 행동 간에는 매우 밀접한 관계가 있으므로 위험을 제대로 해결하고 안전한 행동을 선택하기 위해서는 감각과 더불어 감각과 대한 해석인 지각 과정을 제대로 이해할 필요가 있다.
감각에서 감각 경로란 유기체 내부와 외부로부터의 정보를 뇌를 전달하는 경로를 말한다. 이 경로는 자극받으면 특정한 감각 경험을 유발한다. 하지만 자극이 무엇이건 간에 우리가 경험하는 것들은 신경계 활동의 결과물이다. 우리가 외부 환경을 직접 경험하는 것이 아니라 자극들의 물리적 에너지가 신경계를 흥분시키는 과정을 통해서 경험하기 때문이다.
감각 경로에서 물리적 에너지로부터 우리가 경험하고 행동하기까지의 단계를 나타낸 것이다. 여기서 수용기란 어떤 물리적 에너지의 조그만 변화에도 반응하게 되어 있는 시각 수용기는 빛전자 에너지에 반응한다.
유기체가 주변 세계를 알려면 물리적 에너지를 신경계 내의 활동으로 바꾸어야 하는데 이 과정을 변환이라고 한다. 변환은 자극을 모든 뉴런이 이해할 수 있는 언어, 즉 신경 흥분으로 번역하는 것이다. 이 과정에서 수용기는 물리적 에너지를 전압으로 바꾸는데, 이것을 수용기 전압이라고 한다. 이러한 전기적 자극 중 신경 흥분을 유발하는 것을 생성 전압이라고 한다. 그리고 환경 사건에 대해 신경 흥분 패턴을 구심 부호라고 하며, 이것이 마지막에는 감각 경험이나 행동을 유발한다.
정신물리학에서는 감각 경로에서 중요한 단계는 신경 흥분과 행동 사이에서 일어나는 사건들이다. 이것에 관한 연구로 물리적 자극 특성과 심리적 경험 특히 감각 경험 간의 관계를 다루는 학문이 바로 정신물리학이다. 정신물리학은 환경에서 일어나는 자극 탐지의 변별 및 수량화되는 물리적 에너지와 감각 경험 간의 관계를 수치화하는 것이 목적이다. 여기서 수치화란 감각 반응을 쉽게 해석할 수 있는 점수 형태로 바꾸는 것을 말한다.
눈의 구조와 기능에서 눈에는 기능적으로 중요한 네 부분(각막, 홍채, 수정체, 망막)이 있다. 빛은 각막을 통해 눈에 들어오는데, 각막의 표면이 곡선 형태를 이루고 있기 때문에 빛은 망막의 한곳에 수렴될 수 있다. 홍채는 동공을 통해 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절한다. 동공은 눈의 중앙에 검게 보이는 부분으로 카메라 렌즈의 조리개라고 보면 된다. 물체를 바라볼 때나 주의를 집중할 때 동공은 커진다. 동공을 통과한 빛은 수정체를 거치는데 수정체는 망막에 상이 분명히 맻히도록 초점을 맞추는 기능을 한다. 섬모체근을 물체의 거리에 따라 수정체 두께를 조절한다. 홍채 작용과 수정체 활동은 모두 반사적이다.
망막은 두 종류의 수용기 세로로 구성되어 있는데 바로 원추세포와 간상세포들이다. 원추세포와 간상세포가 빛 에너지를 신경 흥분으로 변환시킨다. 원추세포는 망막에서 가장 예민한 부위인 중심와에 집중적으로 모여 있다. 색깔을 혼동하거나 잘 구별하지 못하는 것은 원추세포에 이상이 있기 때문이다. 간상세포는 중심와에서 약 20도 떨어진 곳에서부터 말초에 이르기까지 밀집해 있는데 명암 정보를 처리하며 주로 어두울 때 활동한다. 밝은 곳에서 있다가 어두운 장소로 갑자기 들어가면 처음에는 아무것도 보이지 않다가 차차 주위가 보이기 위해 시작하는 것은 간상세포가 어둠에 적응했기 때문이다.
시력의 절대역을 측정하는 실험을 통해서 밝혀진 사실은 어두운 곳에서는 처음 7~8분 동안은 원추세포가 먼저 작동하여 어두운 곳의 대상들을 보고, 그다음 약 40분 정도까지 간상세포가 작동하여 대상들을 식별하게 된다. 이러한 과정이 암순응이다.
시각 신경 흥분 과정에서는 원추세포와 간상세포는 감광성 색소를 가지고 있다. 빛이 이 색소들을 자극하면 세포들이 빛 에너지를 흡수하면서 색소 미립자들의 화학 구조가 바뀌게 된다. 이 과정에서 전기에너지가 방출되면서 전기자극이 일어나고 수용기 전압이 생성된다.
원추세포와 간상세포로부터 유발한 전기적 황동은 망막의 수평세포, 양극 세포, 아마크린 세포를 거쳐 신경절 세포로 전달된다. 수평, 양극 및 아마크린 세포들을 일명 중간 세포층이라고 하는데, 이들은 여러 세포에서 오는 정보를 한 세포에 전달하거나 한 세포의 정보를 여러 다른 세포에 보내는 일을 한다. 특히 수평세포와 아마크린 세포는 망막에서 정보를 수평적으로 전달한다. 이처럼 바깥쪽으로 정보를 전달하는 현상 때문에 외측억제가 생긴다. 망막 부위에 있는 세포들이 서로를 억제하기 때문에 물체의 윤곽이 더 뚜렷이 지각된다. 같은 회색이지만 그 주변에 흰색 배경 또는 검은색 배경이 있는지에 따라 회색의 밝기가 다르게 보이는 현상, 즉 명도 대비는 망막에서 외측억제가 발생했기 때문이다.