藤田一郎(2005)「両眼立体視の脳内機構」 第46回日本視能矯正学会(大阪) 2005.11.27

抄録:日本視能訓練士協会誌 35巻 August 2006,P31-32


両眼立体視の脳内機構
藤田一郎

Neural Basis of Stereoscopic Depth Perception
Ichiro Fujita

 ヒトは、顔の正面に左右2つの眼を有しており、視野内の広範囲にわたって両眼視が可能である。両眼視野内の対象物は左右の眼の網膜に像を投影するが、2つの眼は異なる角度から世界を見ていることから、左右の網膜に投影される外界像はわずかに異なっている。このように、左右の網膜における神経細胞活動による外界世界の表現は少し異なっているが、2つの異なった視野が重なって感じられるのではなく、1つの3次元的な視野の知覚が生じる。左右眼における網膜像の水平方向の位置ずれを両眼視差と呼び、両眼視差に基いて奥行きを知覚する能力を両眼立体視と呼ぶ。両眼立体視は、脳が、左右一対の網膜2次元表現から外界世界に関する1つの3次元構造を再構成する過程と捉えることができる。
両眼視差の検出は一次視覚野(V1)で算出され、そのメカニズムはよく理解されている(Ohzawa, 1998)。しかし、V1細胞の視覚反応の性質は、さまざまな点で、両眼奥行き知覚の心理学的な性質と異なっており、V1細胞は両眼視差という物理量の検出という重要な初期過程を担うものの、その出力がそのまま奥行き知覚の形成に貢献しているのではない。視覚経路のV1以降の段階でさらなる情報処理を経た神経活動が、両眼奥行き知覚に使われるのである。
霊長類大脳皮質視覚野のうち背側視覚経路(V1野から頭頂葉へいたる経路)に属するMT野の細胞がある種の奥行き知覚課題に機能的に関わっている良い証拠がある。MT野細胞は、どのような両眼視差に反応するかという性質にもとづいてMT野内で配列されており、その活動の試行間変動とサルの両眼奥行き判断には相関がある。しかも、MT野の局所刺激により、サルの奥行き判断に影響を与えることができる。たとえば、交差視差(ものが注視面より手前にあるときに生じる視差)に反応する細胞が集まっているところを電気刺激し、細胞の活動を賦活すると、サルはそのときに提示された視覚図形が手前に見えるという行動レポートを行う。ところが、MT野細胞の性質もV1細胞と同様にいくつかの点で奥行き知覚を説明することができない。たとえば、人の両眼奥行き判断は、複数の面や物体の間の相対視差に依存しているにも関わらず、MT野の細胞は、絶対視差を情報として伝えている。
一方、腹側視覚経路(V1野から下側頭葉皮質TE野へいたる経路)のV4野、TE野は従来、形、色、模様など、視覚対象の2次元的特徴を処理する領野と考えられてきたが、近年、これらの領野においても両眼視差情報が処理されていることが判明した(Uka et al.,2000; Janssen et al., 2000; Hinkle and Connor, 2001; Watanabe et al., 2002; Fujita, 2002)。


図1 マカカ属サル大脳皮質側面図
   一次視覚野(V1野)からV2、V4野を経て下側    
頭葉皮質TE野へいたる腹側視覚経路を示す。 



 V4野やIT野の細胞は、絶対視差ではなく相対視差を情報として伝え(Umeda et al., 2004)、両眼対応点問題を解決しており(Tanabe et al., 2004)、また、細かい両眼奥行き判断と相関した活動を示す(Uka et al., 2005)。これらの結果は、側頭葉視覚経路の後半部の細胞が、奥行き知覚、とくに相対視差の検出を必要とする細かい奥行き弁別に関与していることを強く示唆している(藤田2006)。


参考文献
Fujita, I. J Neurocytol, 31;359-371 (2002).
藤田一郎 生体の科学 57(1):44-50 (2006)
Hinkle, D.A., Connor, C.E. NeuroRep., 12:365-369 (2001).
Janssen, P. et al. Neuron, 27:385-397 (2000).
Ohzawa, I. Curr. Opinion Neurobiol., 8:509-515 (1998).
Tanabe, S. et al. J Neurosci, 24;8170-8180 (2004).
Uka, T. et al. J Neurophysiol, 84:120-132 (2000).
Uka, T. et al. J Neurosci, 25:10796-10802 (2006)..
Umeda, K. et al. Soc. Neurosci. Abstr. 865.8 (2004).
Watanabe, M. et al. J Neurophysiol, 87: 1960-1973 (2002).