———————————————————————-Page10910-1810/06/\100/頁/JCLS視機能が高くなることと定義される.両眼の相互作用には興奮性と抑制性があり,興奮性であるbinocularsum-mationは,両眼に同等な刺激を網膜対応点に与えたとき,両眼の感度は単眼よりも高くなることが報告されている4,5).Grigsbyら6)は,1眼の鼻側網膜と他眼の耳側網膜の感度にasymmetryが増すほどbinocularsumma-tionが減少することを報告した.両眼視の成立においても各眼が等しい視機能を有することが重要であり,bin-ocularsummationの働きが両眼視の成立における1つの条件であると考える.Binocularsummationの評価を行うには,確率加重(probabilitysummation)を考慮する必要がある.確率加重とは,たとえば単眼視下で光視標を提示し「見える」または「見えない」の確率は0.5であるが,両眼視下では2つの眼で判断するため,右眼または左眼のどちらかの眼で判断している可能性を考える必要があり,確率は0.75となる.つまり,両眼からの視覚情報を収斂したことによるbinocularsummationはこの確率加重を超える両眼での働きであるかを検討する必要がある.II両眼視野測定装置の開発両眼視下での両眼視野の広さの測定は,一般的にはGoldmann視野計を用いた両眼単一視野の測定が行われている.Goldmann視野計を用いた両眼単一視野の測定では,視標を両眼で追従し視標が1つに見える範囲を測定する.両眼視下での両眼視野測定の評価は,融像の有はじめにヒトは日常生活において両眼から得られた外界の情報を視覚野で統合し,両眼の相互作用によって外界の視覚情報を処理している.このことによってヒトは両眼視を働かせ,三次元に外界を捉えることができる.三次元で外界を捉えるためには,両眼視の成立が必要であり,その成立条件の1つに両眼視野の存在があげられる.両眼視野には,単眼視野の広がりを重ね合わせることにより,特に両耳側の視野が広がることを示す両眼視野と各眼の視野が互いに重なり合い両眼共通の視野を示す両眼視野がある.両眼視の成立には後者の両眼視野の存在が関与し,両眼の網膜対応点に外界の像が投影され,視覚野で収斂されることにより成立する.視覚野には両眼からの情報を受け取る両眼視細胞が存在し,両眼の対応する受容野が重なり合ったときに興奮し,重なりがずれたときに抑制される1~3).両眼の相互作用の働きについて検討することは,ヒトが両眼視下でどのようにして外界の視覚情報を処理しているかを知るうえで重要である.本稿では,両眼の相互作用のうちbinocularsumma-tionに着目し,その考え方や両眼視野の評価方法,bin-ocularsummationに影響する因子についてとりあげ,その結果得られた両眼視下における受容野特性について述べる.IBinocularsummationBinocularsummationは単眼視下に比べ両眼視下での(23)???*AkemiWakayama:近畿大学医学部眼科学教室〔別刷請求先〕若山曉美:〒589-8511大阪狭山市大野東377-2近畿大学医学部眼科学教室特集●もっと知りたい,斜視・弱視あたらしい眼科23(6):721~727,2006両眼視野におけるBinocularSummationの影響??????????????????????????????????????????????????????若山曉美*———————————————————————-Page2???あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006無を確認することが必要である.しかしGoldmann視野計を用いた場合,両眼分離することなく両眼視野を測定するため抑制を生じていても視標は1つに見え,また検者は固視観察筒から両眼の固視状態を観察することができないため,融像を確認するという観点からの両眼視野の評価は困難である.融像を確認するという観点から両眼視野の広さを測定する方法には,Bagolinistriatedglassを用いた両眼単一視野の測定がある.Bagolinistriatedglassを用いることにより融像の状態が確認でき,検者は被検者の両眼の固視状態を観察することができる.しかし両眼単一視の広さのみではなく,両眼視野でどのような両眼相互作用が起こっているのかを知るためには,両眼視野内でいかにして外界の視覚情報を処理しているかを検討する必要がある.そこで筆者ら7,8)は両眼視の状態を確認しながら感度の測定を可能にするために,自動視野計Octopus201に両眼刺激装置としてスペースシノプトを組み込み,融像刺激を与えながら両眼視下の感度を測定する装置を開発した(図1).自動視野計Octopus201のドーム内に組み込んだスペースシノプトは,従来の大型弱視鏡の鏡筒の部分を取り外し,反射鏡の位置にハーフミラーのみを取り付けている.ハーフミラーを用いていることでスペースシノプトに入れた融像図形を眼前のハーフミラーに投影し,自動視野計Octopus201のドーム内を背景に被検者は融像図形を見ることができる.スペースシノプトの融像図形と視野計の背景輝度を一定に保つために,スペースシノプトのランプハウスを取り外し,直接ドーム内の背景光を利用してハーフミラーに融像図形を投影した.さらにbinocularsummationの検討では単眼と両眼での感度の違いを評価するが,本装置では片眼を遮閉することなく両眼視下という同一条件下での単眼および両眼の感度の測定を可能にした(図2).また被検者は片眼を遮閉されることなく検査を受けるため,どちらの眼を測定されているのか意識することなく両眼視下の両眼および片眼の感度を測定することを可能にした.IIIBinocularsummationに影響する因子Binocularsummationについては1943年にPirenne9)によって報告されて以来,これまでにいくつかの報告がある.Binocularsummationに影響する因子については,コントラストレベルや方向性10,11)が報告され,vernieracuityに対するbinocularsummationは低いコントラストで認めるが高いコントラストでは明らかではないことが示された.さらにbinocularsummationは左右眼の網膜感度のasymmetryが増加するほど低下6)し,若い年齢に比べて高年齢で低下12)を認めるなどがあげられる.本稿では,視標サイズや刺激する網膜部位,さらに視標に対する検出閾値(detectionthreshold)と認知閾値(resolutionthreshold)の違いなどbinocularsummationに及ぼす影響について,筆者らの結果とこれまでの報告と合わせて検討する.(24)ドームスペースシノプトハーフミラー両眼視図1両眼視下での視感度測定装置(文献16より改変)両眼視下の両眼視感度両眼視両眼視遮閉両眼視下の片眼視感度図2両眼視下での視感度の測定(文献16より改変)———————————————————————-Page3あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006???1.視標サイズWoodら5)は,中心窩と7?以上の周辺視野について視標サイズを変えて検討し,binocularsummationは,中心窩から偏心度が増すほど視標サイズ1(視角0.108?)では低下し,視標サイズ5(視角1.724?)では高くなったと報告した.筆者らは,両眼視野内でのbinocularsummationを測定するために開発した装置を用いて,binocularsum-mationに対する視標サイズの影響を検討した.対象は年齢が22~26歳の正常者4名で,TNOstereotestで60secondsofarcよりも良好な両眼視機能を有する者とした.用いた視標サイズは,Goldmann視野計の視標サイズ0(視角0.054?),視標サイズ1(視角0.108?),視標サイズ2(視角0.216?),視標サイズ3(視角0.431?),視標サイズ4(視角0.862?),視標サイズ5(視角1.724?)の6種類を用いた.視標サイズの影響を検討するにあたり筆者らは,鼻側網膜と耳側網膜の感度の差がbinocu-larsummationに与える影響を考慮し,鼻側網膜と耳側網膜の感度に差がなく13),さらに中心10?の視野が視覚野の約50%に対応すること14)から中心6?内について検討した.感度の測定は,両眼視下の両眼および片眼の感度について,中心窩および中心6?内を2?間隔の37点について行った.すべての視標サイズで両眼の感度は片眼の感度よりも高くなった(p<0.001;FriedmanandBonferroni/Dunntests).中心6?内での両眼と片眼の感度の差は,視標サイズ0(視角0.054?),視標サイズ1(視角0.108?)は一定で,視標サイズ2(視角0.216?),視標サイズ3(視角0.431?)では中心窩で最も差が大きく,視標サイズ4(視角0.862?),視標サイズ5(視角1.724?)は視標サイズ2や視標サイズ3とは逆に中心窩での両眼と片眼の感度の差が小さく,中心窩に比べると周辺で大きくなった(図3).さらに視標サイズの違いを比較するためには,空間的寄せ集め現象を考慮する必要がある.空間的寄せ集め現象を簡単に説明すると,閾値に達するまでに小さいサイズの視標では高い視標輝度が必要となるが,大きいサイズの視標では低い視標輝度で閾値に達することができるという視標面積と視標輝度の関係である.そのため視標サイズの影響については,測定した感度の値を閾エネルギー値に変えてbinocularsummationratio(両眼視下での両眼と片眼の比)を検討した.中心6?内でのbinocu-larsummationratioは,視標サイズ0(視角0.054?)で最も高く,視標サイズ2(視角0.216?)よりも大きな視標サイズでは一定となった(p<0.001;Kruskal-Wallis(25)図3両眼視下での両眼と片眼の感度測定(文献8より改変)偏心度両眼と片眼の感度差(dB)視標サイズ0(0.054°)012346°4°2°0°-2°-6°-4°012346°4°2°0°-2°-6°-4°012346°4°2°0°-2°-6°-4°偏心度両眼と片眼の感度差(dB)012346°4°2°0°-2°-6°-4°012346°4°2°0°-2°-6°-4°012346°4°2°0°-2°-6°-4°視標サイズ1(0.108°)視標サイズ2(0.216°)視標サイズ3(0.431°)視標サイズ5(1.724°)視標サイズ4(0.862°)水平経線———————————————————————-Page4???あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006andBonferroni/Dunntests)(図4).Binocularsummationは,同じ視標サイズを用いた場合でも刺激する網膜部位によって異なり,異なる視標サイズの比較では小さい視標サイズで高くなった.2.網膜部位刺激する網膜部位でのbinocularsummationの違いについては,これまでの研究でさまざまなことが報告されている.中心窩におけるbinocularsummationについては,視標のコントラストや方向性に影響がなく10),Woodら5)は中心窩では異なる視標サイズを用いてもbinocu-larsummationは同じであったとした.筆者らの研究では,中心窩領域に融像図形を与えた場合と与えなかった場合でのbinocularsummationの違いを検討し,融像図形を与えた場合のほうが高くなった15).中心窩領域は解剖学的に耳側網膜と鼻側網膜の重複部位があり,この部位からの情報が立体視の獲得に重要な役割を果たしており,融像刺激の有無によるbinocularsummationの違いが両眼視の成立に影響していることを示していると考える.周辺におけるbinocularsummationについては,Pardhan10)は中心窩から8?の網膜部位において,高いコントラストよりも低いコントラストでbinocularsum-mationは高くなったと報告した.Grigsbyら6)は,grat-ingと?icker刺激を用いて測定し,中心窩から4?と8?の網膜部位では耳側網膜と鼻側網膜の感度に差がなく,明らかなbinocularsummationを認めたが,24?と32?の網膜部位では鼻側網膜の感度が耳側網膜よりも高く,?icker刺激では両眼の感度が各眼よりも高かったが,grating刺激では両眼の感度は鼻側網膜の感度と同じであったと報告した.筆者らは,図5に示す閾値?面積曲線から,中心窩と(26)BinocularsummationratioLogarea(min2)0°2°4°6°1.141.121.101.081.061.041.021.000.054°(0.92)0.108°(1.52)0.216°(2.12)0.431°(2.72)0.862°(3.32)1.724°(3.92)図4網膜部位でのbinocularsummationに対する視標サイズの影響(文献8より改変)図5両眼と片眼の閾値?面積曲線(文献8より改変)症例1(両眼)症例1(両眼視下の片眼)症例2(両眼)症例2(両眼視下の片眼)症例3(両眼)症例3(両眼視下の片眼)症例4(両眼)症例4(両眼視下の片眼)Logthresholdenergy(asb×min2)0°5.04.54.03.53.02.52.01.52°4°6°Logarea(min2)0.054°(0.92)0.108°(1.52)0.216°(2.12)0.431°(2.72)0.862°(3.32)1.724°(3.92)5.04.54.03.53.02.52.01.50.054°(0.92)0.108°(1.52)0.216°(2.12)0.431°(2.72)0.862°(3.32)1.724°(3.92)5.04.54.03.53.02.52.01.50.054°(0.92)0.108°(1.52)0.216°(2.12)0.431°(2.72)0.862°(3.32)1.724°(3.92)5.04.54.03.53.02.52.01.50.054°(0.92)0.108°(1.52)0.216°(2.12)0.431°(2.72)0.862°(3.32)1.724°(3.92)———————————————————————-Page5あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006???中心窩から偏心した2?,4?,6?ともに視標サイズ0(視角0.054?),視標サイズ1(視角0.108?)と小さい視標サイズでは片眼に比べて両眼の閾エネルギーが低く,偏心度が増すほどその差は大きくなった.今回の結果はこれまでの報告と一致し,binocularsummationは中心窩よりもむしろ中心窩から偏心すると大きくなる.しかし周辺部で鼻側網膜と耳側網膜の感度の差が大きくなると逆に両眼の相互作用の働きは低くなることがわかった.3.視標の検出閾値と認知閾値筆者ら16)は,開発した両眼視野の測定装置に2本の縞幅,縞間隔の異なる3種類の縞視標を用いて検出閾値と認知閾値の両眼の相互作用に与える影響について検討した(図1,6).検出閾値とは,縞視標が提示されたときに2本の縞であるという認知ができなくても,視標が提示されたことを感知したときの閾値である.認知閾値とは,視標が提示されたということを感知しただけでなく,2本の縞であるという認知ができたときの閾値である.検出閾値と認知閾値を検討すると,認知閾値は,すべての縞視標で検出閾値よりも高くなった(p<0.01;Wil-coxonsignedrankstest).言い換えると閾値が高いということは,感度が低いということになり,2本の縞であるという認知をするためには視標の感知よりも閾エネルギーを必要としたことを示している.両眼視下での両眼と片眼での検出閾値と認知閾値の差は,3種類の縞幅のなかで縞幅が2.5?と1.43?の縞視標を用いたときに有意差を認めた(p<0.01;Bonferroni/Dunntests)(図7).検出閾値と認知閾値のbinocularsummationに与える影響を縞幅の違いと刺激する網膜部位との関係から検討すると,縞幅が10?と大きな縞幅では中心窩から偏心すると検出閾値と認知閾値のbinocularsummationratioに差はなかった.しかしながら,縞幅が2.5?と1.43?の縞視標を用いたときには,binocularsummationratioは認知閾値が検出閾値よりも有意に高く,縞幅が狭いほどその差は大きくなった(p<0.01;Wilcoxonsignedrankstest)(図8).Zlatkovaら17)は,中心窩では検出閾値と認知閾値に差はなく,25?の偏心度において明らか(27)10′10′2.5′2.5′1.724°1.43′1.43′図6縞幅の異なる3種類の縞視標(文献16より改変)偏心度0.120.080.0400°2°4°6°0°2°4°6°0°2°4°6°認知閾値-検出閾値Logthresholdenergy(asb×min2)右眼左眼両眼縞視標10′2.5′1.43′図7網膜部位における検出閾値と認知閾値の差(文献16より改変)———————————————————————-Page6???あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006な差を認めたと報告し,今回の結果と一致した.これらの結果は,高度な認知解像度を必要とする場合には,両眼で視覚情報を処理することが有効であることを示している.連続的に入力される外界の視覚情報を両眼で受け取り,傍中心窩での両眼の相互作用によって中心窩で処理する認知解像度の働きを促進していると考える.IV両眼視下における受容野特性網膜神経節細胞の分布密度は中心部において高く,また受容野は中心部で小さく周辺部にいくほど大きくなることが知られている18).視標面積と視標輝度の関係について心理物理学的な研究から空間的寄せ集め現象がある.視標面積が大きい場合,多数の視細胞の刺激が網膜神経節細胞に集まり,視標を認知することができるという空間和が成立する.閾値に達するためには視標面積が小さいときには高い視標輝度が必要となり,視標面積が大きいときには低い視標輝度で閾値に達することができるという視標面積と視標輝度の関係である.視標面積と視標輝度の関係は,一般的には「閾値(視標輝度)×視標面積K=一定」(K=寄せ集め係数)で表される.異なる視標サイズを用いて両眼視下での両眼と単眼の受容野の違いを検討すると,図5に示すように両眼での閾エネルギーは単眼よりも低く,融像下という同じ条件下での両眼の受容野は単眼よりも小さいことがわかった.単眼よりも両眼の受容野が小さいことが縞視標を用いた認知閾値のbinocularsummationの結果からも明らかとなり,両眼の相互作用を働かせることによって高度な認知処理をより効率的に行っていると考える.おわりにヒトが外界の視覚情報を両眼で処理することは,単眼では補えない,また連続的に入力される視覚情報を有効的に処理するために両眼の相互作用を働かせている.網膜部位によって機能が異なるように両眼の相互作用であるbinocularsummationも異なり,周辺網膜でその役割は高く,中心窩での働きを促進していると考える.両眼の相互作用について詳細に検討することは,ヒトはなぜ2つの眼を有するのか,両眼視はいかにして成立しているのかを知るうえで重要である.(28)縞視標1.0351.0251.0151.0051.0000°2°4°6°検出閾値認知閾値R/BBinocularsummationratio10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′1.0351.0251.0151.0051.000L/BBinocularsummationratio10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′10′2.5′1.43′図8網膜部位におけるbinocularsummation(文献16より改変)———————————————————————-Page7あたらしい眼科Vol.23,No.6,2006???稿を終えるにあたり,ご指導,ご校閲いただきました松本長太助教授,下村嘉一教授に深謝いたします.文献1)HubelDH,WieselTN:Receptive?elds:binocularinter-actionandfunctionalarchitectureinthecat?svisualcor-tex.?????????160:106-154,19622)PettigrewJD,NikaraT,BishopPO:Binocularinteractiononsingleunitsincatstriatecortex:simultaneousstimula-tionbysinglemovingslitwithreceptive?eldsincorre-spondence.?????????????6:391-410,19683)NikaraT,BishopPO,PettigrewJD:Analysisofretinalcorrespondencebystudyingreceptive?eldsofbinocularsingleunitsincatstriatecortex.?????????????6:353-372,19684)HaterMR,SeipleWH,SalmonLE:Binocularsummationofvisuallyevokedresponsestopatternstimuliinhumans.??????????13:1433-1446,19735)WoodJM,CollinsMJ,CarkeetA:Aregionalvariationsinbinocularsummationacrossthevisual?eld.??????????????????????12:46-51,19926)GrigsbySS,TsouBH:Gratingand?ickersensitivityinthenearandfarperiphery:nasa-temporalasymmetriesandbinocularsummation.??????????34:2841-2848,19947)WakayamaA,MatsumotoC,IwagakiAetal:Binocularsummationwithinthebinocularvisual?eld.PerimetryUpdate1998/1999(edbyWallM,WildJM),p193-200,Kugler,Amsterdam,19998)WakayamaA,MatsumotoC,OhmureKetal:Propertiesofreceptive?eldonbinocularfusionstimulationinthecentralvisual?eld.?????????????????????????????????240:742-747,20029)PirenneMH:Binocularanduniocularthresholdofvision.??????152:698-699,194310)PardhanS:Binocularrecognitionsummationintheperipheralvisual?eld:contrastandorientationdepen-dence.??????????43:1249-1255,200311)BearseMA,FreemenRD:Binocularsummationinorien-tationdiscriminationdependsonstimuluscontrastandduration.??????????34:19-29,199412)PardhanS:Acomparisonofbinocularsummationintheperipheralvisual?eldinyoungandolderpatients.????????????16:252-255,199713)松本長太:自動視野計Octopusの中心視野測定における視標サイズ,背景輝度の影響について.近大医誌14:1-17,198914)HortonJC,HoytWF:Therepresentationofthevisual?eldinhumanstriatecortex.ArevisionoftheclassicHol-mesmap.???????????????109:816-824,199115)若山曉美,松本長太,岩垣厚志ほか:両眼視野におけるbinocularsummation─視標サイズの両眼視感度に及ぼす影響─.日眼会誌105:111-118,200116)WakayamaA,MatsumotoC,ShimomuraY:Binocularsummationofdetectionandresolutionthresholdsinthecentralvisual?eldusingparallel-linetargets.??????????????????????????46:2810-2815,200517)ZlatkovaMB,AndersonRS,EnnisFA:Binocularsumma-tionforgratingdetectionandresolutioninfovealandperipheralvision.??????????41:3093-3100,200118)StoneJ,JohnstonE:Thetopographyofprimateretina:astudyofthehuman,bushbaby,andnew-andold-worldmonkeys.?????????????196:205-223,1981(29)