コントラスト感度と空間ナビゲーション

DOI: http://doi.org/10.14947/psychono.36.16 105 川嶋： コントラスト感度と空間ナビゲーション

コントラスト感度と空間ナビゲーション

川 嶋 英 嗣

Contrast sensitivity and space navigation

Hidetsugu Kawashima

Orthoptics and Vision Science Course, Aichi Shukutoku University

Contrast sensitivity （CS） testing provides useful information about visual impairment to low vision practitio-ners. CS testing has been indicated to be able to predict patients’ ability to perform real-world tasks such as space navigation. In this short article, we focus on stair descent, an important component of the space navigation. Is the CS for walking downstairs similar to that for detecting stairs? One of our recent findings showed that the CS for the walking speed of stair descent was higher than the CS for detecting stairs. This result suggests that people with re-duced CS may have difficulty in climbing down stairs, even though they are able to detect the stairs.

Keywords: contrast sensitivity, space navigation, stair descent, low vision

なぜコントラスト感度は重要なのか？ コントラスト感度は重要な測定であるとよく言われ る。なぜ重要なのかと問われたらどのように答えるだろ うか？ 感覚知覚心理学の講義ならば，視覚の仕組みを説明す るときにコントラスト感度の重要性を論じるであろう。 例えば我々が見ている外界の画像とは様々な大きさの周 波数，コントラスト，位相，方位の空間周波数に分解で きる刺激であること，心理物理学的に空間周波数別のコ ントラスト閾値を測定した結果からコントラスト感度関 数 （Contrast Sensitivity Function） と呼ばれる感度曲線を 描くことができて，この感度曲線から見える範囲と見え ない範囲を読み取ることができると説明するかもしれな いし，さらに初期視覚ニューロンが限られた範囲の空間 周波数に応答する，といった生理学的背景について言及 するかもしれない（De Valois & De Valois, 1990）。

眼科臨床の分野でもコントラスト感度は重要な視機能 として位置づけられている。眼科検査のテキスト （四 倉・鳥居，2016） では，見え方に不満を感じているが矯 正視力では説明できない症例がコントラスト感度検査の 対象となり，軽度の白内障，角膜混濁の症例，屈折矯正 手術を受けた症例などで微細な視機能を定量化するとき にコントラスト感度は有用であること，疾患によって感 度低下が起こる空間周波数帯域が異なること，などが紹 介されている。 ロービジョンでもコントラスト感度は重要であると言 われる。何のために測定するのか？ コントラスト感度で日常生活課題の パフォーマンスを予測する もちろんロービジョンでも感覚知覚心理学や眼科臨床 の背景は関係するが，障害者支援等に応用させるために は別の役割もコントラスト感度にはあり，その内容とし て二つ挙げられる。一つはその人がどれくらいのコント ラストなら検出できるか，おおよその見当をつけるため の情報を提供する役割である。これは学習場面での教材 の工夫や日常生活訓練等において有用な情報となる。も う一つは，視覚を用いる日常生活課題パフォーマンスの 予測を行うという役割である。日常生活課題は多岐にわ たっているため，個々の日常生活課題とコントラスト感 度の関連がわかっていれば，視能訓練士，歩行訓練士， 盲学校教員がロービジョンへの支援をスムーズに行うた めの情報としてコントラスト感度は有用となる。その他 The Japanese Journal of Psychonomic Science

2017, Vol. 36, No. 1, 105–108

講演論文

Copyright 2017. The Japanese Psychonomic Society. All rights reserved. Corresponding address: Orthoptics and Vision Science

Course, Faculty of Health and Medical Sciences, Aichi Shu-kutoku University, 2–9 Katahira, Nagakute, Aichi, 480– 1197, Japan, E-mail: hkawash@asu.aasa.ac.jp

106 基礎心理学研究 第36巻 第1号 に視認性を高めるための表示方法の開発 （Peli, Goldstein,

Young, Trempe, & Buzney, 1991） などといったことまで応 用が広がるかもしれない。

これまでのロービジョン研究において様々な日常生活 課題とコントラスト感度の関連について検討されてい る。例えば，読書速度（Hazel, Petre, Armstrong, Benson, & Frost, 2000; Rubin & Legge, 1989）, 顔 認 知（Owsley & Sloane, 1987）, 物 体 認 知（Cornelissen, Bootsma, & Kooij-man, 1995）, 空間ナビゲーション（Marron & Bailey, 1982） などである。本論文では空間ナビゲーションについて取 り上げる。

コントラスト感度と空間ナビゲーション

コントラスト感度と空間ナビゲーションの関連につい ては，Marron & Bailey （1982）が最初に行った研究報告 としてよく知られている。彼らはロービジョンの被験者 19名を対象に，2種類の歩行コース（高コントラストの 郵便ポストや車道との境界が低コントラストの歩道など から構成された屋外コースと紙で作成した障害物を配置 した屋内コース）での歩行成績と視力，視野，コントラ スト感度関数のピークコントラスト感度との関連につい て調べた。その結果，ピークコントラスト感度と視野の 広さがそれぞれ歩行成績と相関が高く，視力とは相関は 低かった。重回帰分析の結果，ピークコントラスト感度 と視野の広さを組み合わせると最も歩行成績との相関が 高く，分散の53％を説明することがわかった。 課題成績との関連が視力とは低いが，コントラスト感 度とは高いという知見は空間ナビゲーションについて調 べた他の研究（Turano et al. 2004）でも得られている。 さらに顔認知課題（Bullimore, Bailey, & Wacker, 1991; Teje-ria, Harper, Artes, & Dickinson, 2002）でも報告されてい る。 視力とは，コントラスト感度関数において高コントラ ストでどれくらい高い空間周波数まで検出できるかを表 した値である。しかし，空間ナビゲーション課題で回避 する障害物は低コントラストで低空間周波数から中空間 周波数に相当する成分であることが多い。例えば階段の 段差は同じ反射率の材質で高低差がついているだけであ るためコントラストは低いことが多い。またエッジ刺激 は広い空間周波数帯域の成分で構成されているため，コ ントラスト感度関数で最も感度のよいピークコントラス ト感度を使ってエッジ検出を行っていると考えられてい る。 コントラスト感度と階段降下 ここでは空間ナビゲーション課題の中で特に重要な要 素である階段歩行について取り上げる。コントラスト感 度と階段歩行の関連については二つの疑問がある。一つ は，階段を上るときと下りるときでどちらがコントラス ト感度の影響を受けやすいのだろうか？という疑問であ る。この点については2520名の高齢者を対象とした研 究（West et al. 2002）によると，下り階段の歩行が上り 階段の場合よりもコントラスト感度低下の影響を受けや すいことが報告されている。 もう一つは，階段の段差を検出することができれば階 段をスムーズに下りることができるのか？という疑問で ある。階段の段差が見えると言っている人に対しては階 段降下に関して特別な手立てを講じる必要はないのだろ うか。このことを明らかにするためには，コントラスト 感度と歩行成績の関連を調べるとともに，階段検出との 関連についても調べる必要があるが，このような視点で アプローチした先行研究は見当たらない。 以下にコントラスト感度と階段降下の関連を調べた天 本・川嶋（2016）の研究を紹介する。この研究では15 名の視覚正常者（平均年齢 21歳）を対象に，人工的に コントラスト感度を低下させて，コントラスト感度と下 り階段の歩行速度の関連について検討した。人工的なコ ントラスト感度低下には弱視治療で用いられる Ryser Optik社のOcclusion Foilを使用した。この光拡散フィル ターの透明度は8種類あり，装用することでコントラス ト感度関数を様々に変化させることができる（波呂・鵜 飼・小町・石川，1993）。複数枚のフィルターを重ね合 わせて5種類のコントラスト感度低下条件を作成し，各 条件に被験者を3名ずつ割り当てた。使用した階段は屋 外の下り階段（Figure 1）であり，段差のコントラスト は8％であった。コントラスト感度測定では，円形の エッジ刺激を iPadの画面上に呈示した。エッジ刺激は 垂直方向か水平方向に呈示し，被験者はエッジの方向を 二肢強制選択で画面をスワイプすることで反応した。極 限法下降系列でエッジ刺激のコントラスト閾を測定し， その逆数値をコントラスト感度とした。下り階段の歩行 速度測定では，最上段の1 m手前からスタートして最後 の段を下りきって両足がつくまでの時間を計測した。歩 行速度は個人差があるため，フィルター非装用時の階段 降下速度で基準化した。さらに被験者は最上段に立って 階段を観察して，第一段目の段差が見えるか見えないか を口頭で報告した。 Figure 2は15名の結果についてX軸を対数コントラス

107 川嶋： コントラスト感度と空間ナビゲーション ト感度，Y軸を歩行速度（％）でプロットした散布図で ある。コントラスト感度が高いほど階段降下の歩行速度 は速くなることが読み取れ，コントラスト感度が階段歩 行に影響していることを示している。興味深いのは階段 の段差が見えるときと見えないときのデータ分布であ る。Figure 2では白丸は見えたと反応した被験者，黒丸 が見えなかったと反応した被験者を表している。見える と反応した被験者であれば全員スムーズに下りることが できたわけではなく，中にはフィルター非装用時の6割 程度まで速度が遅くなった被験者が存在していた。この ことは階段の段差を検出できるコントラスト感度を有し ていても，階段降下がスムーズに行えるとは限らず，困 難が生じている場合があることを示唆している。それで はどれくらいのコントラスト感度があれば階段降下をス ムーズに行えるのであろうか？この研究では測定された コントラスト感度が最も高かったフィルター条件であっ ても若干の歩行速度の低下が認められた。したがってさ らに高いコントラスト感度が得られる条件下で歩行速度 の測定を行えば，階段降下に必要な「臨界コントラスト 感度」が得られる可能性がある。また，段差検出に必要 な感度と階段降下をスムーズに行うのに必要な感度の差 違がなぜ起こるのか明らかにすることも今後の検討課題 である。 ま と め コントラスト感度が重要な測定であることはどの分野 の立場であっても一致した見解であるが，ロービジョン で活用するためには日常生活課題との関連を明らかにす ることが必要である。しかしこの分野の知見は少なく， 臨床現場でコントラスト感度が測定されていても十分に 活用できていないのが現状である。基礎心理学は人間の 感覚と行動の関連について実験的に明らかにすることを 得意にしており，どのようにしてコントラスト感度を測 ればよいのかという方法論も含めて，他領域にはできな い問題解決に挑戦できる可能性がある。 本論文で紹介した階段降下とコントラスト感度の研究 から，物体検出に必要な閾値と日常生活課題に必要な閾 値は異なることが示唆された。日常生活課題を行うのに 必要な閾値を明らかにできれば臨床現場で有用な情報と なるだけでなく，視覚が人間の行動に対してどのように 働いているかという基本的な問いにも答えられるように なると期待できる。 引用文献 天本拓朗・川嶋英嗣 （2016）．エッジ検出と歩行の関係  第 25回視覚障害リハビリテーション研究発表大会， 95.

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sensitivity. Open circles represent the subjects who were able to detect stairs, solid circles represent the subjects who were not able to detect stairs.

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