乳児の視覚発達

乳児の視覚は、出生から生後数年間の人間の乳児の視覚能力の発達に関係します。出生後に発達する人間の視覚の側面には、視力、追跡、色覚、奥行き知覚、物体認識などがあります。

他の多くの感覚システムとは異なり、人間の視覚システム（眼から神経回路までの構成要素）は、出生後、特に生後数年間に大きく発達します。出生時には、視覚構造は完全に存在しますが、その潜在能力は未熟です。出生直後から、乳児の視覚システムにはいくつかの生来の構成要素があります。新生児は、明るさの変化を感知し、静止物体と運動物体を区別し、視野内で運動物体を追うことができます。ただし、これらの領域の多くは非常に未発達です。角膜と網膜の距離の増加、瞳孔径の増加、錐体と桿体の強化などの身体的改善により、乳児の視覚能力は劇的に向上します。これらの視覚の改善の根底にある神経経路と身体的変化は、研究の大きな焦点であり続けています。乳児は視野を言葉で表現できないため、この分野では、パターンや視覚の変化を感知する乳児の知覚能力など、非言語的手がかりに大きく依存する研究が増えています。視覚システムの主な構成要素は、視力、奥行き知覚、色感度、光感度 に分類できます。

視覚システムに関する理解を深めることで、乳児および小児眼科の将来の治療法を確立することができます。さらに、「正常な」新生児および乳児の視覚認知発達のタイムラインを作成することで、研究は、理想的な感覚の成長と変化を妨げる、頻繁に発生する異常を明らかにすることができます。

視力、すなわち細かい部分まで目が鮮明に見える能力は、人間の視覚システムの主要な構成要素です。視力には、収縮と弛緩によって特定の物体に焦点を合わせる眼の筋肉（眼窩筋と毛様体筋）だけでなく、網膜上に鮮明な画像を投影する中心窩などの網膜の他の部分も必要です。動きを開始する筋肉は、出生から 2 か月までに強化され始め、その時点で乳児は目を制御できるようになります。しかし、中心窩や網膜などの視覚システムの他の要素や、脳の回路がまだ発達段階にあるため、2 か月では画像はまだ不明瞭に見えます。つまり、乳児は網膜上の鮮明な画像に焦点を合わせることができても、中心窩や脳の他の視覚部分はまだ未熟であるため、鮮明な画像を伝達できないのです。

新生児の視力も成人に比べて非常に限られており、通常の成人の12～25倍も悪いです。^[3]乳児の目の前にある角膜から目の後ろにある網膜までの距離は、出生時には16～17 mm、1歳時には20～21 mm、思春期および成人期には23～25 mmであることに注意することが重要です。^[1]これにより、乳児の網膜像は小さくなります。

生後1か月未満の乳児の視力は、6/240から6/60（20/800から20/200）の範囲です。^[4]生後2か月までに視力は6/45（20/150）に改善します。生後4か月までに視力は2倍に改善し、6/18（20/60）の視力と計算されます。乳児が成長するにつれて、視力は6か月で健康な成人の基準である6/6（20/20）に達します。^[5]

乳児期の視力を測定するために使用される主要な方法の 1 つは、絵画画像内の一連の黒い帯状の線などの視覚的詳細に対する乳児の感度を検査することです。研究によると、生後 1 週間の乳児のほとんどは、1 フィート離れた灰色のフィールドと細い黒い帯状のフィールドを区別できます。^[6]これは、ほとんどの乳児が、無地でパターンのない刺激ではなく、パターンのある視覚刺激をより長く見ることを意味します。^[7]徐々に、乳児はより間隔の狭い線の帯を区別する能力を発達させます。したがって、帯の幅と乳児の目からの距離を測定することで視力を推定でき、より細い帯を検出できれば視力が良いことがわかります。乳児が好む視覚刺激を調べたところ、生後 1 か月の乳児は、はっきりとした曲線であれエッジであれ、物体の目立つ鋭い特徴を主に見つめていることがわかりました。^[8]生後2ヶ月頃から、乳児は物体の内部にサッカード運動を向け始めますが、依然として強い特徴に焦点を合わせています。 ^{[9] [10]}さらに、生後1ヶ月から乳児は静止している視覚刺激よりも動いている視覚刺激を好むことがわかっています。^[11]

新生児は、生後すぐに顔の識別と認識が非常に得意です。^{[12] [13]そのため、乳児が母親の}顔の認識能力を発達させるのは驚くことではありません。研究によると、新生児は生後2週間で母親の顔を好むことがわかっています。この段階では、乳児は自分の母親の写真に、まったく見知らぬ人の写真よりも長い時間視覚的注意を集中します。^[14]研究によると、母親がヘッドスカーフをしていない場合にのみ、生後4日目の乳児でも、見知らぬ人よりも母親の顔を長く見ます。これは、生え際と顔の外周が新生児の顔認識に不可欠な役割を果たしていることを示唆している可能性があります。^[15]マウラーとサラパテックによると、生後1か月の赤ちゃんは顔の外側の輪郭をスキャンし、目に強い焦点を当てますが、生後2か月の赤ちゃんはより広くスキャンし、目や口を含む顔の特徴に焦点を当てます。^[10]

種間で顔の特徴を比較すると、6 か月の乳児は、年長の乳児や成人よりも、人間とサルの両方の顔情報を区別する能力に優れていることがわかった。9 か月の乳児と成人はどちらも人間の顔の写真を区別できたが、サルの写真に関しては乳児も成人も同じ能力を持っていなかった。一方、6 か月の乳児は、人間の顔とサルの顔の両方の顔の特徴を区別することができた。これは、早期認知における神経ネットワークの変化の結果として、顔の処理が狭まっていることを示唆している。別の説明としては、乳児はサルの顔の経験がなく、人間の顔の経験が比較的少ない可能性がある。これにより、より幅広く調整された顔認識システムが得られ、ひいては、一般的に（つまり、種に関係なく）顔のアイデンティティを認識するのに有利になる可能性がある。対照的に、健康な成人は、人々と頻繁に交流するため、人間の顔情報に対する感度を微調整しており、それが皮質の特殊化につながっている。^[16]

奥行きを認識するために、乳児も成人も、距離や運動学などのいくつかの信号に頼っています。たとえば、観察者に近い物体は遠くの物体よりも視野内でより多くのスペースを占めるという事実は、乳児の奥行き知覚の手がかりとなります。証拠によると、新生児の目は、主に目の協調性が低いため、年長の子供や成人と同じようには機能しません。新生児の目が同じ方向に動くのは、約半分の時間だけです。^[17]眼筋の制御の強さは、奥行き知覚の達成と正の相関関係にあります。人間の目は、それぞれの目がわずかに異なる角度で刺激を反射するように形成されており、それによって脳で処理される2つの画像が生成されます。これらの画像は、外界の3D特徴に関する重要な視覚情報を提供します。したがって、乳児が目の動きを制御して1つの物体に焦点を合わせる能力は、奥行き知覚の発達に非常に重要です。

乳児の奥行き知覚に関する重要な発見の 1 つは、研究者のエレノア・J・ギブソンと R.D. ウォークによるものです。^[18]ギブソンとウォークは、乳児の視覚的奥行き知覚を調査するために使用できる視覚崖と呼ばれる装置を開発しました。簡単に説明すると、乳児をセンターボードの上に配置し、片側には錯覚的な急勾配 (「深側」) があり、もう片側にはセンターボードのプラットフォーム (「浅側」) があるように配置しました。実際には、どちらの側もガラスで覆われており、乳児が歩いても安全でした。実験から、ギブソンとウォークは、生後 6 か月から 14 か月の乳児の大部分は、高所に対する生来の恐怖感により、浅い側から深い側に渡らないことを発見しました。この実験から、ギブソンとウォークは、乳児は 6 か月までに奥行き感覚を発達させると結論付けました。ただし、この実験は、自力で這ったり歩いたりできる乳児に限られていました。^[18]運動能力のない乳児をテストすることの限界を克服するために、カンポスと彼の同僚は、異なる奥行きシナリオを反映する環境に置かれた乳児の心拍反応に依存する実験を考案した。カンポスと彼の同僚は、生後6週間の乳児を視覚的崖の「深い端」に置くと、生後6週間の乳児の心拍数が低下し、乳児に魅了された感覚が見られた。しかし、生後7か月の乳児を同じ「深い端」の錯覚の上に降ろすと、彼らの心拍数は急速に増加し、乳児はすすり泣き始めた。ギブソンとウォークは、乳児は移動を開始する前に視覚的奥行き感覚を発達させていたと結論付けた。したがって、生後4～5か月頃に這い始めた頃に、奥行き知覚が強く現れ始めると結論付けることができる。^[19]

乳児の観点から見ると、奥行き知覚は、両眼、静的、および運動学的手がかりの3つの手段を使用して推測できます。前述のように、人間は両眼であり、それぞれの目が異なる角度で外界を見るため、奥行きに関する重要な情報が得られます。特定の物体に対するそれぞれの目の収束と、 2つの物体間の網膜視差としても知られる立体視は、生後10週以上の乳児に何らかの情報を提供します。両眼視の発達により、4〜5か月の乳児は、物体の位置と空間内の向きに関係なく、物体の大きさと形の恒常性の感覚も発達させます。^[20]単眼視に基づく静的手がかりから、生後5か月以上の乳児は物体の絵画的な位置から奥行き知覚を予測する能力を持っています。^[21]言い換えれば、近くの物体の端は遠くの物体と重なります。^[22]最後に、運動学的手がかりは、人間、特に幼い乳児の奥行き知覚におけるもう1つの要素です。生後3～5ヶ月の乳児は、物体が近づいてきてぶつかろうとすると動くことができ、これは乳児が奥行き知覚を持っていることを示唆している。^[20]

人間の色覚は、目の錐体が強化されることにより、生後 1 年の間に着実に向上します。 ^{[出典が必要]}成人と同様に、乳児の色覚は、可視範囲の異なる部分に敏感な長波長、中波長、短波長のオプシンを持つ 3 種類の錐体細胞に由来します。これらの錐体からの信号は、皮質前視覚対立過程で再結合し、個人の 3色型色域を構成する輝度チャネルと 2 つの色チャネル (赤緑と青黄) を形成します。乳児が見ることができる色の数は、その色域の大きさに比例し、色域の大きさは 3 つのチャネルそれぞれのダイナミック レンジに比例します。これらのダイナミック レンジは年齢とともに増加し、色覚の発達につながります。

現在のすべての研究では、乳児は乳児期の早い段階では飽和した色よりもコントラストが高く目立つ色を好むと一般に認められている。^[23]ある研究では、新生児は均一な白色よりも白と色の刺激（赤、緑、黄色を含む）のチェック柄を長く見ることがわかった。しかし、乳児は青色と白色のチェック柄を区別できなかった。^[24]別の研究では、乳児が青、緑、黄色、赤、灰色に注視する時間を2つの異なる輝度レベルで記録し、乳児と成人の色の好みが異なることがわかった。新生児と生後1か月の乳児は色の刺激の間で好みを示さなかったが、生後3か月の乳児はより長い波長（赤と黄色）の刺激を短い波長（青と緑）の刺激よりも好み、成人はその逆であった。しかし、成人と乳児は両方とも無色の刺激よりも色のついた刺激を好んだ。この研究は、乳児は生後3ヶ月までは異なる色の刺激を区別することができなかったが、出生時には一般的に色のついた刺激を無色の刺激よりも好むことを示唆した。^[25]

ニホンザルの幼生のメスを使った色覚の発達に関する研究では、色彩経験が正常な視力の発達に重要であることが示されています。幼生のサルは、1か月間、通常の色スペクトルへのアクセスが制限される単色照明の部屋に置かれました。1年後、サルの色識別能力は、全色スペクトルにさらされた通常のサルよりも低下していました。この結果は、直接的には幼生のサルに関するものであり、人間に関するものではありませんが、色彩の視覚経験が人間においても適切で健康的な視力の発達に重要であることを強く示唆しています。^[26]

乳児の光に対する感受性の閾値は、成人に比べてはるかに高い。出生時から乳児の瞳孔は、入ってくる光の量を制限するために収縮したままである。瞳孔の大きさに関して言えば、新生児の瞳孔は、約 2.2 mm から成人の長さである 3.3 mm まで成長する。[ ^2] 生後 1 か月の乳児は、成人の約 50 倍の光閾値でのみ、光に対する感受性を感知することができる。生後 2 か月までに、閾値は成人の約 10 倍にまで測定可能なほど低下する。感受性の増加は、光受容体が長くなり、網膜がさらに発達した結果である。したがって、出生後の網膜構造の成熟は、乳児の強い光適応につながっている。^[27]

乳児の視力障害は一般的であり、眼科医が早期に対処すれば簡単に治療できます。

• 過度の涙
• まぶたが赤くなったり、まぶたが腫れたりする
• 白い瞳
• 明るい光に対する極度の敏感さ
• 絶えず目を回す

• 斜視
• 眼振
• 弱視
• 光恐怖症
• 眼の腫瘍
• 白内障

• 眼科検診
• 視能訓練士
• 小児眼科
• 未熟児網膜症

• ボストン小児病院
• マサチューセッツ大学メディカルセンター
• 乳児の視力：生後 24 か月まで - 米国眼科医協会