読書と歩行の視覚刺激の違いと近視発症への影響
清澤のコメント：若かったころと違って、最近は読み始めてもそこそこついて行ける話題とそうでない話題の記事が分かれる気がいたします。近視進行の議論や、特定の疾患に関連した遺伝子、緑内障の治療などの話題は取りつき易いです。実際の論文に手を付けるとき、抄録部分abstractも有用ですが、それ以上に序章部分に多くの知識が要約されていることに気が付いています。引用文献を略して採録します。読書は近視進行を進め、野外活動は近視進行を抑えるとされます。近視進行を加速させる読書の本質は、読書がON視覚経路の中枢/末梢刺激比を減少させ、視覚経路の刺激を弱めることによって近視の進行を促進すると主張しています。
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2023年4月
読書と歩行の視覚刺激の違いと近視発症への影響
サビーナ・プーデル;ほか
Journal of Vision 2023 年 4 月、Vol.23、3. doi: https://doi.org/10.1167/jov.23.4.3
概要
視覚入力は、遠くを見るとぼやける視覚障害である近視の発症に重要な役割を果たします。近視進行のリスクは、読書に費やす時間とともに増加し、屋外での活動によって減少しますが、その理由はまだよくわかっていません。この障害を引き起こす刺激パラメーターを調査するために、近視進行の異なるリスクに関連する2つのタスク (読書と歩行) を実行している人間の網膜への視覚入力を比較しました。人間の被験者は、視覚シーンと視覚運動活動を記録するカメラとセンサーを備えたメガネを着用して、2つのタスクを実行しました。歩行と比較すると、白い背景で黒いテキストを読むと、中心視野の時空間コントラストが減少し、周辺視野のコントラストが増加しました。視覚刺激の中枢/周辺強度の比率の顕著な減少につながります。また、輝度分布は、中心視では負の暗いコントラストに、周辺視では正の光コントラストに大きく偏り、ON視覚経路の中心/周辺刺激比が減少しました。また、固視距離、まばたき率、瞳孔サイズ、およびON経路が支配する頭と目の協調反射も減少しました。以前の研究と合わせて考えると、これらの結果は、読書が視覚経路の刺激を弱めることによって近視の進行を促進するという仮説を支持しています。ON視覚経路の中枢/末梢刺激比を減少させます。また、固視距離、まばたき率、瞳孔サイズ、およびON経路が支配する頭と目の協調反射も減少しました。以前の研究と合わせて考えると、これらの結果は、読書が視覚経路の刺激を弱めることによって近視の進行を促進するという仮説を支持しています。
序章
網膜の画像は、さまざまなコントラストの極性を信号で伝え、さまざまな時空間特性を持つ、ON および OFF の視覚経路によって脳内で処理されます。高い空間周波数 と大きな表面は、OFF 経路よりも ON からのより強い応答トランジェントを駆動します、一方、網膜照度が低いと、OFF 経路よりも視覚反応と ON の受容野周辺が弱まります。また、OFF 経路は中心視野でよりよく表現され、ON 経路よりも応答ダイナミクスが高速です。また、これらのオンとオフの時間的非対称性のいくつかは無脊椎動物からヒトへ進化的に保存されています。
ON と OFF の視覚経路も、輝度のコントラストに対して異なる反応を示します。ON 経路は、OFF 経路よりも低いコントラストで視覚反応を飽和させます。そしてこのオンとオフのコントラストの違いは、暗い刺激よりも光のサイズを拡大します。このサイズの歪みを神経細胞のぼやけと呼びます。これは、視覚ではなく神経細胞の反応を介して刺激をぼかすためです。ニューロンのぼやけは、密集した光刺激間のギャップを狭め、OFF 経路よりも ON の空間解像度を低下させ、小さな白い文字を小さな黒い文字よりも読みにくくします。この空間分解能のオンとオフの違いは、光散乱によってさらに増幅され、ニューロンの受容野サイズ、皮質レチノピーの精度、格子の人間による識別、および画像写真におけるガウスぼかしに対する人間の視覚感度に差を与えます。ニューロンのぼやけは、ON 視覚経路から低空間周波数への応答も減少させます。これは、受容野中心よりも大きな刺激が、拡張されたときに抑制サラウンドをより効果的に活性化するためです。同時に、ニューロンのぼやけは、ON の視覚経路から高い空間周波数への視覚応答を増加させます。これは、受容野の中心よりも小さい刺激が、展開されたときに空間的な合計を増加させるためです。
ON 経路の視覚刺激を低下させる刺激条件は、世界的な流行になりつつある近視として一般に知られている視覚障害である近視を発症するリスクも高めます)。光学的ぼやけ、低照度、および短い視聴距離はすべて、近視の進行の増加および ON 経路からの視覚反応の弱体化に関連しています。近視を発症するリスクは、読書などの近距離での視覚を必要とするタスクで増加し、教育レベルに応じて読書時間が増加するにつれて、近視を発症するリスクも増加し、それは場合によっては 1 世代以内に発生します。近視を発症するリスクには、遺伝的要素もあり、近距離での作業によって増幅され、屋外での活動によって減少します。
ON 経路の活性化の違いで、読書と野外活動が近視の進行に反対の影響を与える理由を説明できます。近視は、単一タイプの網膜アマクリンによって放出される神経伝達物質である網膜ドーパミンのON 経路によって駆動され、明るい光によって刺激される細胞での欠乏に起因する可能性があります。屋外で時間を過ごすと、網膜が明るい光にさらされ、ON 経路からの視覚反応が大幅に増加し、近視の進行を抑制します。屋外での活動は、視覚運動によって引き起こされるイメージ – 網膜安定化の反射に関与する ON 経路も刺激します。これらの反射は、モーション ブラーを除去するために不可欠であり、ON 経路の欠損によって深刻な混乱が生じるため、進化の過程で非常によく保存されます。したがって、魅力的な仮説は、近視の進行は、ON/OFF 応答バランスを乱す ON 視覚経路の不十分な刺激によって引き起こされるというものです。近視の異なるリスクに関連する 2 つのタスク (読書と歩行) を実行した被験者の ON 経路と OFF 経路の網膜刺激を定量的に比較することにより、この仮説を検証します。読むことは、私たちの社会における明らかな重要性を考慮して、過去に心理物理学的手法を用いて集中的に研究されてきました。私たちの結果は、これらの以前の研究と近視に関する最近の研究に基づいており、読書が ON 経路の視覚刺激の顕著な減少を引き起こすことを示しています。
注：ON 経路の視覚刺激？（未完）
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