明暗の境界を際立たせる錯視を再現できる視覚素子を開発―神経細胞が構成する網膜特有の仕組みを模して実現：物質・材料研究機構
(2021年10月11日発表)
（国）物質・材料研究機構は10月11日、明暗の境界を強調するヒトの目の錯視を人工的に再現する素子を開発したと発表した。新素子は網膜の神経細胞の仕組みを模したもので、機能的にもシステム的にもより人間の網膜に近い視覚センシングシステムへの今後の展開が期待されるという。
人間の視覚には、境界を強調する明暗の他に、傾きや大きさ、色、動きなどに関する様々な錯視がある。こうした錯視を生み出しているのは、網膜とその視覚系神経細胞の構造と考えられており、研究グループはそれを模した「人工視覚イオニクス素子」を作製し、輪郭線を際立たせる錯視の再現に成功した。
開発した人工視覚イオニクス素子のイオニクスは、エレクトロニクスの対語で、エレクトロニクスが電子（エレクトロン）の応用技術なのに対し、イオニクスはイオンの移動や相互作用を応用する技術。
イオニクスを担うリチウム酸窒化物製の固体電解質と、リチウムイオンのチャネル（流路）となるコバルト酸リチウムを使って網膜の神経細胞の仕組みを模擬した。
網膜は、目に入ってきた光を光受容体で受けて電気信号に変換する。その先に双極細胞と呼ばれる細胞があって光受容体からの信号を受け取るが、光が受容野の中心にある直接接続された光受容体に当たると興奮し、光が周辺にある間接接続された受容野に当たると抑制される。
周辺の受容野に当たった光が抑制されることを側抑制といい，明暗の錯視はこの側抑制によると考えられている。イオニクス素子で興奮、抑制が生み出され、明暗の錯視が生じることが画像の入出力実験で確認された。
ソフトウエアや複雑な回路を使わずにイオニクス素子の特性だけで明暗の境界の錯視を再現したのは世界で初めてという。今後この成果をもとに素子の集積化や受光回路等との統合を進め、より人間の網膜に近い機能を持った視覚センシングシステムの開発を目指したいとしている。