網膜の赤、緑、青錐体の分布はでたらめ


 脳は電気信号を用いて情報処理するので、光の検出器官である眼はまず光信号を電気信号に変換する。この役割を担うのは、眼の網膜にある視細胞である。視細胞の膜には視物質があり、その中にあるレチナールが光りに反応することによって電気信号が発生する。レチナールは視物質に囲まれているので、視物質が光のどんな波長成分を通過させるかによって光の波長に対する感受性が決まる。

 視細胞には桿体と錐体があり、桿体は暗いところの視覚、錐体は明るいところでの視覚を担う。桿体の視物質はロドプシン1種類であるが、錐体の視物質には光の波長感受性の異なる3種類がある。長波長(赤)、中波長(緑)、短波長(青)の3種類である。それぞれの錐体はこれら3種類のうちのどれか1つだけを持っている。

 私達は3種類の錐体の応答の違いを処理していろいろな色を見ている。いろいろな色を均一に見るためには、3種類の錐体はある程度均一に分布しているはずである。


図1 ヒトの網膜の模式図:光(赤い矢印)は下から来るように描かれている。すでに「網膜は脳の一部」で紹介したように、光に感受性を持つ視細胞は網膜表面から一番遠いところにある。視細胞の手前には網膜内で情報処理する他の細胞(水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞)があり、最終的な処理結果は、神経節細胞の軸索によって脳に送られる。


ヒトが作ったカラーディスプレー

 私達が作る人工の装置も、いろいろな色を表現するのに赤、緑、青の3種類の色を使っている。色のついた動画を表現するには、フィルターを通過した色を完全に混ぜ合わせる方法もあるが、装置が大がかりになるので、赤、緑、青の十分小さな点を敷き詰め、それぞれの色の点の明るさを変えることで色を作り出す。眼の側で色を混ぜてもらう方法である。この手法は印象画の点描と似た方法である。点描画の点は肉眼で見えるほど大きいがカラー・テレビの点は肉眼では殆ど見えないほど小さい。このような装置で、いろいろな色を均一に表現するために、当然のことながら、3種類の色の分布は均一である。

 

図2 ブラウン管テレビの画素
図3 液晶テレビの画素


ヒトの網膜

 特殊な装置を用いるとヒトや動物の網膜の中の3種類の錐体細胞の分布を見ることができる。図3はアメリカ合衆国のニューヨーク州にあるロッチェスター大学から発表されたデータである。赤錐体が一番多く、ついで緑錐体、青錐体は非常に少ない。

 


図4 ヒトの網膜の長波長(赤)、中波長(緑)、短波長(青)錐体の分布、(Austin Roorda & David R Willams, Nature, 397, 520-522, 1999)


 同じ研究者たちはサルでも調べているが、図5のように、分布の多い方から、赤錐体、緑錐体、青錐体の順であることはヒトと同じであった。

 

 

図5 サルの網膜における3種類の錐体の分布。(Roorda、Metha、 Lennie & Williams, Vision Res. 41, 129-1306, 2001


 では、なぜ、こんなにでたらめな装置でヒトはいろいろな色を均一に見ることができるのだろうか。網膜に赤錐体が多くても世の中はいつも夕焼けのようには見えているわけではない。それは、私たちの色覚は網膜応答をそのまま反映せず、脳の外の世界を「正しく」見るように、網膜からの情報を使って、脳が「見える色」を調節しているからである。


関連文献:

Austin Roorda, David R Williams, The arrangement of the three cone classes in the livingt human eye. Nature 397, 520-522, 1999

Austin Roorda, Andrew B Metha, Peter Lennie, David R Williams, Packing arrangement of the three cone classes in primate retina. Vision Research, 41, 1291-1306, 2001.

関連項目:

網膜は脳n一部

色は脳で見る


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(このページに関する連絡先:三上章允