暗所視

視覚の研究では、暗所視（またはスコトピア）は、低光量条件下での目の視覚です。^[1]この用語は、ギリシャ語の「暗闇」を意味するskotosと、「視覚の状態」を意味する-opiaに由来しています。 ^[2]人間の目では、錐体細胞は低可視光下では機能しません。暗所視は、約 498 nm の波長に最も敏感で、約 640 nm より長い波長には鈍感な桿体細胞によってのみ生成されます。 ^{[3]暗所条件下では、網膜に入射する光は}スペクトルパワー分布の観点からエンコードされません。明所視の場合と同様に、暗所視でもより高度な視覚が発生します。^[4]

網膜回路

網膜にある2種類の光受容細胞のうち、桿体細胞が暗所視を支配している。この優位性は、錐体細胞に比べて桿体細胞で発現する光色素分子の感度が高いためである。桿体細胞は光の増加を桿体双極細胞に伝えるが、ほとんどの双極細胞とは異なり、桿体双極細胞は網膜神経節細胞（網膜の出力ニューロン）と直接接続しない。代わりに、2種類のアマクリン細胞（AIIとA17）が桿体双極細胞から錐体双極細胞への横方向の情報の流れを可能にし、錐体双極細胞は神経節細胞と接触する。したがって、アマクリン細胞によって媒介される桿体信号が暗所視を支配している。^[5]

発生

暗所視は10 ⁻³^[6]から10 ⁻⁶^[^要出典^]cd /m ^2の輝度レベルで発生します。他の種は低照度条件下では普遍的に色盲ではありません。ゾウガ（Deilephila elpenor）は、薄暗い星明かりの中でも高度な色識別力を発揮します。^[7]

薄明視は中間の照明条件（輝度レベル10 ⁻³～ 10 ^0.5 cd /m ²）で発生し^{[要出典] 、実質的には暗所視と}明所視の組み合わせです。これにより視力と色彩の識別が不正確になります。

通常の光（輝度レベル 10 ～ 10 ⁸ cd /m ²）では、錐体細胞の視覚が優位となり、明所視となります。視力（VA）と色識別力は良好です。

波長感度

通常の人間の観察者の相対的な波長感度は、暗所視では背景照明によって変化しません。波長感度はロドプシン光色素によって決まります。これは、タペタムルシダムと呼ばれる、目の背景が白色の動物の目の奥に見られる赤い色素です。この色素は、明所視および薄明視の条件下では目立ちません。波長感度は暗所視中に変化しないという原理により、個人に 2 つの機能的錐体クラスを検出する能力が生まれました。2 つの錐体クラスが存在する場合、それらの相対的な感度によって行動の波長感度が変わります。したがって、実験により、「2 つの異なる背景で波長感度を測定し、観察者の相対的な波長感度の変化に注目することで、2 つの錐体クラスの存在を判断できます。」^[8]

ロドプシン光色素の挙動は、人間の目が低光量下で異なるスペクトルパワー分布を持つ光を識別できない理由を説明しています。この単一の光色素の反応は、400 nmの光と700 nmの光に対して同じ量子を与えます。したがって、この光色素は吸収率をマッピングするだけで、光の相対的なスペクトル構成に関する情報をエンコードしません。^[8]

科学文献では、明所視ルクスに相当する暗所視ルクスという用語に時々遭遇しますが、代わりに暗所視視程加重関数が使われます。^{[9]暗所視光度関数は、}国際照明委員会（CIE）によって確立され、 ISOと共同で標準化された標準関数です。^[10]

最大暗所効率は507 nmで1700 lm/Wです（最大明所効率は555 nmで683 lm/Wです）。^[11]暗所効率と明所効率の比率はピーク感度で約2.5に過ぎませんが、500 nm未満では比率が大幅に増加します。

解決

非常に低いレベルで順応が起こるためには、人間の目は信頼できる画像を得るために信号全体にわたって大量の光のサンプルを得る必要がある。これにより、観察者は光信号を空間的に平均化しているため、人間の目は低光量では高空間周波数を解像することができなくなる。^[8]

暗所視で視力が低下するもう一つの理由は、暗所視で活動する唯一の細胞である桿体細胞が、網膜内のより少数のニューロンに集中するためである。この多数対1の比率は、空間周波数感度の低下につながる。^[8]

一般的な認識

高次の視覚は暗所視と明所視に似ており、障害のない人は正確に読書ができ（注視時間は2倍長いが）、顔を認識でき、顔反転効果を示す。^[4]

参照

明所視 – 明るい状況下での視覚
順応（目） – 明暗に対する目の反応
視線をそらす – 周辺視野でかすかな物体を見るテクニック
夜間視力 – 暗い場所でも見える能力
プルキンエ効果 – 低光量時に視覚が青色にシフトする傾向
暗所視スチルブ – 非推奨の輝度単位
スコット（単位） – 廃止された輝度の単位
空間周波数 – 空間内の位置にわたって周期的な構造の特性

参考文献

^ ハイン、ロバート編（2019年）。生物学辞典（第8版）。ニューヨーク、ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。doi ：10.1093/acref / 9780198821489.001.0001。ISBN 978-0-19-882148-9。
^ 「スコトピア」。Dictionary.com Unabridged (オンライン)。nd
^ フリスビー、ジョン・P.、ストーン、ジェームズ・V. (2010)。『Seeing: The Computational Approach to Biological Vision (第2版)』。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT Press。ISBN 978-0-262-51427-9. OCLC 430192600. 2024年4月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2024年4月8日閲覧。
^ ab McKyton, Ayelet; Elul, Deena; Levin, Netta (2024). 「暗闇で見る: 暗所での高次視覚機能」. iScience . 27 (2): 108929. Bibcode :2024iSci...27j8929M. doi :10.1016/j.isci.2024.108929. PMC 10844829. PMID 38322984 .
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^ Kelber, Almut; Balkenius, Anna; Warrant, Eric J. (2002 年 10 月 31 日). 「夜行性スズメガの暗所色覚」. Nature . 419 (6910): 922–925. Bibcode :2002Natur.419..922K. doi :10.1038/nature01065. PMID 12410310. S2CID 4303414.
^ abcd "Foundations of Vision". foundationsofvision.stanford.edu . 2023年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月13日閲覧。
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^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 測光法 — CIE 物理測光システム。ISO/CIE。2023年。2023年4月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月14日閲覧。
^ 「明るさと昼夜感度」。2014年2月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年12月3日閲覧。

さらに読む

Marc, RE; Anderson, JR; Jones, BW; Sigulinsky, CL; Lauritzen, JS (2014). 「AII アマクリン細胞コネクトーム: 高密度ネットワークハブ」. Frontiers in Neural Circuits . 8 : 104. doi : 10.3389/fncir.2014.00104 . PMC 4154443. PMID 25237297 .
Zele, Andrew J.; Cao, Dingcai (2015 年 1 月 22 日)。「薄明視および暗所視照明下での視覚」。Frontiers in Psychology . 5 : 1594. doi : 10.3389/fpsyg.2014.01594 . PMC 4302711 . PMID 25657632。（レビュー）

[1] ハイン、ロバート編（2019年）。生物学辞典（第8版）。ニューヨーク、ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。doi ：10.1093/acref / 9780198821489.001.0001。ISBN 978-0-19-882148-9。

[2] 「スコトピア」。Dictionary.com Unabridged (オンライン)。nd

[3] フリスビー、ジョン・P.、ストーン、ジェームズ・V. (2010)。『Seeing: The Computational Approach to Biological Vision (第2版)』。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT Press。ISBN 978-0-262-51427-9. OCLC 430192600. 2024年4月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2024年4月8日閲覧。

[McKyton_Elul_Levin_2024_p._108929-4] McKyton, Ayelet; Elul, Deena; Levin, Netta (2024). 「暗闇で見る: 暗所での高次視覚機能」. iScience . 27 (2): 108929. Bibcode :2024iSci...27j8929M. doi :10.1016/j.isci.2024.108929. PMC 10844829. PMID 38322984 .

[5] Kolb, Helga (1995)、Kolb, Helga、Fernandez, Eduardo、Nelson, Ralph (編)、「アマクリン細胞の役割」、Webvision: 網膜と視覚システムの組織、ソルトレイクシティ (UT): ユタ大学健康科学センター、PMID 21413397、2024-04-16取得

[6] Pokorny, Joel; et al., eds. (1979). 「第2章」。先天性および後天性色覚異常(PDF) 。Current Ophthalmology Monographs。 2016年3月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2016年1月14日閲覧。

[7] Kelber, Almut; Balkenius, Anna; Warrant, Eric J. (2002 年 10 月 31 日). 「夜行性スズメガの暗所色覚」. Nature . 419 (6910): 922–925. Bibcode :2002Natur.419..922K. doi :10.1038/nature01065. PMID 12410310. S2CID 4303414.

[auto-8] "Foundations of Vision". foundationsofvision.stanford.edu . 2023年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月13日閲覧。

[9] 光生物学：光と生命の科学（2002年）、ラース・オロフ・ビョルン、p.43 2024年4月9日にWayback Machineでアーカイブ、ISBN 1-4020-0842-2

[10] ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 測光法 — CIE 物理測光システム。ISO/CIE。2023年。2023年4月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月14日閲覧。

[scotopic_efficacy-11] 「明るさと昼夜感度」。2014年2月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年12月3日閲覧。