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| 単細胞 | |
|---|---|
 単純細胞に典型的なガボールフィルター型受容野。青色の領域は抑制、赤色の領域は促進を示す。 | |
| 詳細 | |
| 一部 | 一次視覚野 |
| システム | 視覚系 |
| 解剖学用語 | |
一次視覚野の単純細胞は、主に方向付けられたエッジと格子（特定の方向の棒）に反応する細胞です。トルステン・ヴィーゼルとデイヴィッド・ヒューベルは、 1950年代後半にこれらの細胞を発見しました。[ 1 ]
このような細胞は、異なる周波数や方向、さらには異なる位相関係にも同調しており、おそらく視差（奥行き）情報を抽出し、検出された線やエッジに奥行きを付与していると考えられます。[ 2 ]これにより、コンピュータグラフィックスで使用されるような3D「ワイヤーフレーム」表現が得られる可能性があります。いわゆる皮質ハイパーコラムにおいて左右の目からの入力が非常に近いという事実は、奥行き処理が非常に早い段階で行われ、3Dオブジェクトの認識に役立つことを示しています。
その後、特定の機能を持つ他の多くの細胞が発見されました。(a)終端停止細胞。これは、線や辺の交差、頂点、線の終端などの特異点を検出すると考えられています。(b)バー細胞と格子細胞。後者は線形演算子ではありません。なぜなら、バー細胞は周期的な格子の一部であるバーを見ても反応せず、格子細胞は孤立したバーを見ても反応しないからです。
正弦波と余弦波の成分（位相）を用いた数学的なガボールモデルを用いることで、複雑な細胞は、複雑なガボール応答の絶対値を計算することによってモデル化されます。単純細胞と複雑細胞はどちらも線形演算子であり、多数のパターンに対して選択的に応答するため、フィルタとして機能します。
しかし、ガボールモデルはLGNを省略し、網膜に投影された2D画像を使用するため、視覚系の解剖学的構造に適合しないと主張されている。アゾパルディとペトコフ[ 3 ]は、モデルLGN細胞の応答と中心周辺受容野（RF）を組み合わせた単純細胞の計算モデルを提案した。彼らはこれをRFの組み合わせ（CORF）モデルと呼んでいる。このモデルは、方位選択性に加えて、交差方位抑制、コントラスト不変方位チューニング、応答飽和を示す。これらの特性は実際の単純細胞で観察されるが、ガボールモデルにはない。彼らはまた、シミュレーションによる逆相関を用いて、CORFモデルのRFマップが単純細胞に典型的な細長い興奮性領域と抑制性領域に分割できることを示した。
リンデベルク[ 4 ] [ 5 ]は、空間領域におけるアフィンガウスカーネルの方向微分と、時間領域における非因果的または時間因果的なスケール空間カーネルの時間微分を組み合わせた、単純細胞の公理的に決定されたモデルを導出し、この理論が、DeAngelisら[ 6 ] [ 7 ]によって行われた生物学的受容野測定と定性的によく一致する受容野に関する予測をもたらし、共変性や自然画像変換の下での不変性などの数学的受容野モデルの優れた理論的特性を保証することを示した。[ 8 ] [ 9 ] 単純細胞に対するこのような理想化されたモデルの方向選択性特性の分析は[ 10 ]に示されている。
これらの細胞は1950年代後半にトルステン・ヴィーゼルとデイヴィッド・ヒューベルによって発見された。 [ 11 ]
ヒューベルとヴィーゼルは、これらの細胞を「複雑細胞」とは対照的に「単純細胞」と名付けました。なぜなら、それらは以下の特性を共有していたからです。[ 12 ]
ピーター・ジャクソンやピーター・シラーなどの他の研究者の中には、単純細胞と複雑細胞について異なる定義を用いた者もいる。[ 13 ]