視覚】目が光を解析し.脳が3次元の世界を作り出す。
そして.すべては目の裏に隠れている透明な膜である網膜から始まるのです。
ここでは.光を電気信号に変換し.脳に伝えています。 網膜は.人間の脳に古くからある光を感じる細胞から進化した錐体や杆体という特殊な神経細胞からなる緻密な光学受容体で覆われています。
錐体.杆体と呼ばれるのは.単に槌のような形をしているからです。
しかし.彼らはバカではない。
1つの目には約1億2000万〜1億2500万個の視神経杆があり.薄暗いところでは視神経杆が主役になります。
視神経細胞は1眼あたり600万〜700万個と非常に少なく.明るいところでは視神経細胞が主役になります。
この光の取り込みと変換は.「あなたが入って.私が出る」というような単純なシナリオではありません。 網膜には3種類の錐体があり.それぞれ赤.緑.青という特定の可視光線を検知する役割を担っています。
無限に近い色相や色のグラデーションは.この3色に分解して考えることができる。
赤.緑.青の3色は.コンピューター画面のカラフルな画像を作り出す原色でもある。
錐体」に比べて「杆体」は1種類と非常に多く.”なぜ暗い環境では色を識別する能力が低下するのか？”を説明しています。 錐体細胞の中には.光タンパク質と呼ばれる色を認識する物質があります。
それぞれの視細胞は.光に敏感な化学物質でできています。私たちはこれを「レチノール」と呼んでいますが.これはビタミンAから得られるものです。
このレチノールは.光タンパク質のタンパク質の殻にすっぽりと収まっています。
赤.緑.青の3原色では.レチノイドが微妙に異なるため.それぞれが特定の波長の光だけを吸収して認識することができます。
レチノールに光が当たると.レチノールは分子構造を変え.内包されたレチノイドの形が変化する。
これはドミノ倒しのような生物学的効果で.最終的には視神経の活性化につながる。 光の信号は視神経から視床.そして最終的には後頭葉に伝わります。
後頭葉は脳の一番奥にあり.私たちが見ている3次元の世界を再構築している場所である。
最初に外界に「触れる」ことができるのは.網膜です。
細胞が密集している網膜投影を持つ。
ただ絵を描くだけでなく.物体の動きをとらえるもの.奥行きを感知するもの.形を観察するもの.色を拾うものなど.細胞はそれぞれの機能に分かれているのです。 目から取り込まれた信号は.脳が本当に見たいものと.単なる「つまみ食い」であるものを見極めるために.非常に巧妙な処理が必要なのですね。
例えば.狩猟民族の男性が車を止めてライオンのプライドを観察しているとしよう。
彼の目は.まずライオンや周囲の草に反射した光をキャッチし.網膜を刺激して2次元のパターン画像を作り.一次視覚野に伝達する。
脳は側頭葉の助けを借りて.この狩猟の光景のさまざまな細部を区別し認識するために.3次元のイメージを構築し始めるのです。
視覚信号が時間と共に変化し.速度や方向に関係なく.画像内のあらゆる細部の動きを検出することができます。
処理されるデータも.私たちが意識しないうちに同じスピードで動いているのです。 視覚失認の患者さんを研究することで.脳がどのように視覚を処理しているのか.その手がかりが徐々に集まってきました。
その結果.目ではなく.脳で問題が起きていることがわかりました。
夫が妻を「帽子」と誤認してしまうという典型的な例がある。
神経学者のオリバー・サックスは.同名の単行本の中で.このケースを次のように説明している。「P先生は.非常に優れたピアニストであり.音楽の先生でもあったが.同時に患者でもあった。
自分の目で見たものを認識することができないのだ。
ある時.P医師は妻を帽子と間違えて頭の上に乗せようとした。” ドクターPはその中の一人に過ぎない。
他にも.物の奥行きや他人の言葉.顔などを正しく認識できない視覚性無認識症の患者さんもいます。
さらに.この方向感覚の喪失は.匂いや音を認識できないなど.他の感覚にも影響を及ぼすことがあります。
視力回復］視覚障害や失明は.通常.視覚伝達経路の損傷-角膜や水晶体の曇り.角膜の変性.視覚野（脳の奥にある）の外傷や脳卒中などによる視界の明瞭度の低下-が原因です。
しかし.時代が進むにつれ.生物学.工学.テクノロジーの進歩は.視力を失いつつある.あるいは失ってしまった患者さんに.より多くの窓を開いてくれるようになりました。
特に幹細胞研究は.視覚障害はもちろんのこと.増え続ける病気に対して持続的な希望を与えてくれるものです。
幹細胞はあらゆる種類の細胞に分化することができ.当然.科学者が期待する方向に分化する。
幹細胞には.どんな優れた能力があるのだろう。 透明な角膜が.傷や病気によってぼやけ.不透明になることがあります。
このとき.手術で角膜の表面の傷ついた細胞を取り除き.新しい角膜の細胞を移植することができます。
この新鮮な角膜細胞はドナー眼（他人の眼）から採取するため.拒絶反応や時間の経過とともに細胞が変性するなど.たとえうまくいってもリスクがあります。 一方.角膜幹細胞移植は.この2つのリスクを回避することができます。
この幹細胞は.自然に角膜の一部となることができます。
また.この幹細胞は年齢を重ねても.老化した角膜細胞に代わる新鮮な角膜細胞を提供し続けます。
拒絶反応を起こさないように.この幹細胞は通常.患者さん自身の他の健康な目や近親者から採取されます。
しかし.どちらの選択肢も使えない場合もあるため.科学者たちは他の利用可能なリソースを開発しようとしているのです。
幹細胞を入手したら.まず実験室で薄い細胞層（単層配置）のまま培養し.さらに強固な多層細胞へと培養していく。
これらの細胞は.培養液に支えられながら徐々に構造的に増殖していきます。
そして.その組織を患者さんの眼球に移植するのです。 インテリジェント・ビジュアル・リペア-とはどういう意味か？
わかりやすく例えるなら.科学者は視覚の主舞台である網膜に.より多くの光を入れるためのガラス掃除屋さんのようなものです。
例えば.黄斑変性症で網膜が損傷した場合.視力を回復するためには.この損傷した網膜を迂回しなければなりませんが.これは非常に大きな技術的課題なのです。
網膜の細胞は.光と神経細胞の間にある.媒介物である。
神経細胞は.視覚信号を脳に伝える役割を担っています。
その伝達経路が視神経である。
もう一度.幹細胞が私たちにもたらす驚くべき可能性について考えてみましょう。
日本の科学者たちは.マウスの幹細胞を網膜細胞に培養することに成功したが.それは目玉でもなんでもない。
本当の成功は.幹細胞を培養して本物の構造体.つまり網膜に発展させることができたということです。 ヒトの視覚修復のための幹細胞移植の未来は明るいのですが.まだ道のりは長いのです。
現在.注目されているのは「網膜移植」です。
これは網膜外インプラントと呼ばれる神経補綴で.3つの要素が連動して一種の視力を回復させるものです。
この3つの要素とは.カメラ（光を取り込む）.ビデオプロセッサー（入力された映像信号を変換し.電気信号に変換する）.そして最後に網膜移植装置そのものである。 ユーザーは.通常メガネに組み込まれた別の外部カメラを装着し.周囲の状況をリアルタイムで撮影します。
このような形の視覚信号は.人間にとっては無意味なものです。
そのため.これらの信号をビデオプロセッサーに流用する必要がある。
ここでは.映像信号を電気信号として再解釈している。
人間の通常の視覚処理と同じように.光を電気信号に変換し.視覚野に伝達しています。
映像信号を電気信号として解釈するプロセスを.無線で受信機に送ることができるようになったのです。
そして.この受信機は目の中にあるのです。
この受信機によって.視覚の旅の最終段階である網膜インプラントへの接続が完了します。
この網膜インプラントは.一連の小さな電極でできており.網膜に直接埋め込んで.視神経細胞に直接接触させます。
インプラントの電極は視覚野に信号を伝達しますが.装着者は通常の方法で視覚を体験することはできません。
その代わり.明暗の変化しか見えません。
身につける人は.それをどう解釈し.どう意味を与えるかを少しずつ学んでいくしかないのです。 ドイツのチュービンゲン大学の研究チームは.より小型で繊細な網膜インプラントの開発に挑みました。
網膜の下に埋め込まれた1,500個の光増感素子が.目に入ってきた光を直接とらえ.電気信号に変換して視神経に直接伝えるという新しいデバイスです。
そのため.外付けのハードウェアを一切必要としません。
この新しいデバイスを装着した人は.急速に形を見たり.文字などの対象を描写する能力を獲得しており.初期試験の結果は非常にエキサイティングなものとなっています。