脊椎動物網膜におけるObject Motion Sensitive応答出力のCMOS回路モデル

摘要

Visual information processing in vertebrate animals starts in retinas. In recent electrophysiological studies, it has been demonstrated that the object motion segregated from the background motion that is due to, for example, fixational eye movement was computed, at least in part, by the retinal circuits. We have recently developed a numerical model that simulates this retinal computation at the neuronal level. In the present study, we made attempts, as the first step, to implement this model into a hardware CMOS transistor circuit with a one-dimensional photodiode array. Using discrete circuit components on breadboards, 20 cells for each of outer retinal neurons and 5 cells for each of wide-field amacrine cell and ganglion cell were constructed. In response to moving patterns of a striped image, the spatio-temporal response profiles of each neuron showed reasonable agreements with the numerical simulations in our model.%脊椎動物における視覚情報処理は，網膜の段階からすでに始まっている．近年の電気生理学実験では，眼球固視微動に伴う静止背景像の動きと追跡対象像の動きとを分離抽出する視覚機能が網膜に存在することが見つかっている．これまで，この機能を再現するモデルとして我々は，網膜における細胞間のシナプス結合様式と各細胞の時間的応答特性に基づき，時空間的な回路応答を細胞レベルで再現する数値シミュレーションモデルを提案した．そこで本研究では，その1次元ハードウェアモデルとして，ライン光センサを持つCMOS電子回路の設計・作製を行った．このハードウェアモデルにおいて，入力画像の動きに対する各細胞モデルの応答特性を計測した結果，網膜回路における背景像と対象像の動きを分離する機能を再現できていることが確認された．