目とは：構造・機能・種類と視覚の仕組みをやさしく解説
目とは？構造・機能・種類から視覚の仕組みまで、図解とわかりやすい解説で初心者も納得。紫外線・赤外線や老眼対策まで幅広く紹介。
目は、生物が見るために光を感知する丸い器官です。視覚システムの最初の部分である。動物の約97％が目を持っています。刺胞動物、軟体動物、脊椎動物、環形動物、節足動物には、画像を分解する目があります。
哺乳類では、杆体と錐体という2種類の細胞が、視神経を介して脳に信号を送ることで視覚を得ています。
人間には見えない光を見ることができる動物がいます。紫外線や赤外線を見ることができるのです。
目の前にある水晶体は、カメラのレンズのような役割を果たしています。このレンズは、眼球内の筋肉によって平らに引っ張られたり、丸くなったりします。高齢になると、これが完璧にはできなくなる人もいます。多くの人は、生まれつき他の小さな問題を抱えていたり、人生の後半になってから問題を抱えたりするので、問題を解決するために眼鏡（またはコンタクトレンズ）が必要になることがあります。
目の主な構造と役割
- 角膜（かくまく）：眼の最前部にある透明な膜で、光の屈折（曲げる力）の大部分を担います。
- 虹彩（こうさい）と瞳孔（どうこう）：虹彩は色のついた部分で、瞳孔の大きさを調節して網膜に入る光の量をコントロールします。
- 水晶体：カメラのレンズに相当し、距離に合わせて形を変えることでピントを合わせます（調節）。この操作を行うのが筋肉です。
- 硝子体（しょうしたい）：眼球内部を満たすゼリー状の物質で、眼球の形を保ちます。
- 網膜（もうまく）：光を受け取る神経組織。杆体（暗所での視覚）と錐体（色と明るい場所での細かい視覚）があります。中心窩（黄斑部）は物を見るときに最も鋭敏な部分です。
- 視神経：網膜で作られた電気信号を脳へ伝える神経束。信号は脳の視覚中枢で処理され、「見る」体験が生じます。
視覚の仕組み（簡単な流れ）
- 光（光）が角膜と瞳孔を通り、水晶体で屈折して網膜の像を結びます。
- 網膜の杆体・錐体が光を電気信号に変換します。
- その信号が視神経を通って脳に伝わり、視覚野などで形・色・動きとして認識されます。
- 動物種によって処理のしかたや得意な情報（色、動き、暗所視など）が異なります。
動物の目の種類と特性
- 単眼（単純眼、オセラス）：光の有無や方向を感知するだけのもの。原始的な光受容器に当たります（例：一部の刺胞動物）。
- カメラ型眼（単眼）：人間や多くの脊椎動物、頭足類（イカ・タコ）にみられる。レンズで像を結び、網膜で画像を解析します。
- 複眼：節足動物（昆虫や甲殻類）に多い。多数の小さなレンズが集合し、広い視野や動きに対する感度が高いのが特徴です。
- 特殊能力：種によっては 紫外線や赤外線を感知したり、偏光を感知したりと、人間にはない感覚を持つものもあります。
- 上記は、刺胞動物、軟体動物、脊椎動物、環形動物、節足動物に存在する多様な眼の一例です。
よくある眼の問題と年齢による変化
- 近視（近方は見えるが遠方がぼやける）：眼軸が長い、または屈折力が強いことが原因。
- 遠視（遠方は見えるが近方がぼやける）：眼軸が短い、または屈折力が弱い。
- 乱視：角膜や水晶体の形が均一でないために像がぼやける。
- 老眼（調節力の低下）：加齢により水晶体の弾力が低下し、近くにピントを合わせにくくなります。
- 白内障：水晶体が濁ることで視力が低下します（手術で人工レンズに置き換える治療が一般的）。
- 緑内障：眼圧の上昇や視神経の損傷により視野欠損を起こすことがあります。早期発見が重要です。
- 加齢黄斑変性：黄斑部（中心視）に問題が生じ、中心の見え方が悪くなる病気。
視力を守るための日常ケアと検査
- 定期的な眼科検診：視力検査、眼圧測定、眼底検査などで早期発見・治療が可能です。
- 紫外線対策：強い日差しから目を守るためにUVカットのサングラスを利用。
- 栄養と生活習慣：ビタミンA、ルテイン、ゼアキサンチンなどが目の健康に寄与するとされます。喫煙はリスクを高めます。
- スクリーン利用の工夫：適度な休憩（20-20-20ルール：20分ごとに20フィート＝約6m先を20秒見る等）や画面の明るさ調整。
- コンタクトレンズの衛生管理：正しい装着・洗浄で感染リスクを下げます。
- 必要に応じて眼鏡やコンタクトレンズ、屈折矯正手術（例：LASIK）などで視機能を改善できます。
まとめ
目は多くの動物にとって重要な感覚器官であり、構造や働きは種によって大きく異なります。人間を含む多くの哺乳類は、網膜の杆体と錐体で光を受け取り、視神経を通して脳で処理します。加齢や疾患により視力が変化することがあり、定期的な検査や適切なケアで目の健康を保つことが大切です。
化粧品で飾られた人間の目
遠くの物体の一点からの光と、近くの物体の一点からの光を焦点に持ってくることで
鷹の目
目の種類
現在、10種類の目が知られている。画像を撮影する方法のほとんどは、少なくとも一度は進化している。
目を分類する一つの方法は、「部屋」の数を見ることです。単純な目は、1つの凹状の部屋だけでできており、おそらくレンズが付いています。複眼は、このような部屋がたくさんあり、レンズが凸面にあります。
目はまた、光受容体の構造によっても分類されます。視細胞には繊毛状のものと横紋状のものがあり、環形動物にはその両方を持つものがある。
シンプルな目
ピットアイ
マムシの目は、皮膚のくぼみにセットされています。これにより、光が入る角度を減らすことができます。これにより、生物は光がどこから来るのかを言うことができます。
このような目は、約85％の系統に見られます。おそらく、より複雑な目が開発される前に登場したのでしょう。ピットアイは小さい。最大で約100個の細胞で構成され、約100µmを覆っています。開口部のサイズを小さくしたり、受容細胞の後ろに反射層を設けることで、指向性を向上させることができます。
ピンホールアイ
ピンホールアイはピットアイの発展型である。いくつかのビットを持っていますが、特に小さな開口部と深いピットが特徴です。開口部を変えることもできる。オウムガイにしか見られない。焦点を合わせるためのレンズがないと、ぼやけた画像になります。その結果、ノーチラスは11°以下の距離の物体を識別することができません。絞りを小さくすれば、画像は鮮明になるが、光の量は少なくなる。
球状のレンズ付き眼球
ピットアイの解像度は、マテリアルを追加してレンズを作ることで、かなり改善できます。これにより、ぼかしの半径が小さくなり、達成できる解像度が高くなります。最も基本的な形態は、今でも一部の腹足類や環形動物に見られます。これらの目は、1つの屈折率のレンズを持っています。端に行くほど屈折率が下がる高屈折率の素材を使えば、より良い画像を得ることができます。これにより、焦点距離が短くなり、網膜上にシャープな画像を形成することができます。
この眼は、眼の動きによって大きなぼやけが生じるほどシャープな画像を作り出します。動物が動いても眼球の動きの影響を最小限に抑えるため、ほとんどの眼球には安定化眼筋がついています。
昆虫のオセリーはレンズが単純ですが、焦点が常に網膜の後ろにあり、鮮明な像を結ぶことができません。これでは眼の機能が制限されてしまう。Ocelli（節足動物のピット型眼）は、網膜全体に像をぼかす。網膜は、視野全体の光の強さの急激な変化に対応するのが得意で、この高速応答は、情報を脳に送り込む太い神経束によってさらに加速される。また、映像を集中させると、太陽の映像が少数の受容体に集中することになります。遮蔽することで光が遮断され、受容体の感度が下がります。
この反応の速さから、昆虫のオセルは主に飛行中に使用されていると考えられている。これは、どちらが上かという急激な変化を検知するために使用されるからである（光、特に植物に吸収される紫外線は、通常は上から来るので）。
屈折した角膜
陸上で生活するほとんどの脊椎動物（一部のクモや昆虫の幼虫も含む）の目には、空気よりも屈折率の高い液体が入っています。角膜は鋭くカーブしており、光を焦点に向かって屈折させます。レンズはその屈折のすべてを行う必要はありません。これにより、レンズはより簡単にピントを調整することができ、より高い解像度を得ることができます。
リフレクターアイ
レンズの代わりに、目の中に鏡のような働きをする細胞を入れることも可能です。そして、画像を反射させて、中心点に焦点を合わせることができます。このデザインは、そのような目を見た人が、それを持つ生物と同じイメージを見ることができることを意味します。
ワムシ、橈脚類、扁形動物などの小型生物の多くはこのようなデザインを採用しているが、目が小さすぎて画像を得ることができない。また、ホタテガイなどの大型生物にもリフレクターアイが採用されている。ホタテガイの「ペクテン」には、貝殻の縁に100ミリ単位の反射鏡の目が付いている。これは、動いている物体が連続したレンズを通過する際に検出するものである。
複眼
複眼は単眼とは異なります。光を感じる器官が1つではなく、そのような器官がたくさん集まっています。複眼の中には、何千もの器官があるものもあります。結果として得られる画像は、多くの目のユニットの信号に基づいて、脳内でまとめられます。そのようなユニットの一つ一つをオマティディウムと呼び、いくつかをオマティディアと呼びます。烏口突起は凸面上にあり、それぞれが微妙に異なる方向を向いています。単眼とは異なり、複眼は非常に大きな画角を持っています。速い動きや、時には光の偏光を検知することもできる。
オウムガイの目はピンホール
複眼を持つ節足動物（大工蜂など）。
目の進化
目の進化は、単細胞生物の最も単純な感光性パッチから始まった。これらの眼球は、周囲が明るいか暗いかを検知するだけである。ほとんどの動物は生化学的な「時計」を内蔵している。これらの単純な眼球は、概日リズムと呼ばれるこの日時計を調整するために使用される。例えば、カタツムリの中には、イメージ（絵）は全く見えませんが、光を感知することで、明るい日差しの中に入らないようにしているものがあります。
より複雑な目でもこの機能は失われていません。目の中の特別な種類の細胞は、見ることとは別の目的で光を感知します。この細胞は「神経節細胞」と呼ばれています。網膜の中にあります。神経節細胞は、光に関する情報を、別の経路（視床下部路）を通って脳に送ります。この情報は、動物の概日リズムを自然界の24時間の明暗サイクルに合わせる（同期させる）。このシステムは、光をまったく見ることができない一部の盲目の人にも有効です。
もう少し良い目は、カップのような形をしていて、光がどこから来るのかを動物に教えてくれます。
より複雑な目は、色、動き、質感など、視覚の全感覚を与えます。これらの目は丸い形をしており、光線が目の奥の網膜と呼ばれる部分に集中するようになっています。
その他
ハエやミツバチのように飛ぶのが得意な昆虫や、カマキリやトンボのように獲物を捕まえるのが得意な昆虫には、特殊なゾーンのオマチチブが組織されていて、シャープな視界が得られるフォビアエリアがあります。このゾーンでは、目が平らになり、ファセットが大きくなっています。平らになることで、より多くの点状の光を受け取ることができます。これにより、より高い解像度が得られます。
クモヒトデの一種であるOphiocoma wendtiiの体は、オマチチブで覆われており、皮膚全体が複眼のようになっている。多くのキトン類も同様である。
トンボの複眼
質問と回答
Q:目とは何ですか?
A:眼は生物が見るために光を感知する丸い器官です。視覚系の最初の部分です。
Q:どれくらいの動物に目がありますか?
A:約97％の動物が目を持っています。
Q:哺乳類では、どのような細胞が視覚を実現しているのですか?
A:哺乳類では、杆体と錐体という2種類の細胞が、視神経を通して脳に信号を送ることで視覚を実現しています。
Q:人間には見えない光を見ることができる動物はいるのですか?
A:はい、紫外線や赤外線を見ることができる動物もいます。
Q:目の前のレンズはどのように機能していますか?
A:目の前のレンズは、カメラのレンズのようなものです。目の中の筋肉によって平らにしたり、丸くしたりすることができます。
Q: 視力の問題を解決するために、眼鏡やコンタクトレンズが必要ですか?
A: はい、生まれつき視力に問題がある場合や、後年になって視力に問題が生じた場合、視力矯正のために眼鏡（またはコンタクトレンズ）が必要になることがあります。
Q: 目にはどのような違いがあるのですか?
A:目の種類によって、解像度が高かったり低かったり、暗いところでの性能が良かったり（夜行性の動物は昼間の動物より夜がよく見える）、色を識別する能力が他の目とは違っていたりします。
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