Het kan moeilijk zijn om muizen aandacht te laten besteden aan tweedimensionale schermprojecties van een gesimuleerde omgeving, omdat ze de neiging hebben om de externe laboratoriuminstellingen om hen heen op te merken. In een poging de muizen zich op het experiment te laten concentreren, bouwde een team van onderzoekers hun eigen virtual reality-headset ter grootte van een muis.
Dat blijkt uit een nieuwe studie die vrijdag in het tijdschrift is gepubliceerd Neuronheeft een team van ingenieurs van de Northwestern University onlangs een VR-apparaat ontworpen voor proefpersonen met een muis. Door een potentieel realistischere, meeslepende, natuurlijke omgeving te ontwerpen, gelooft het team dat onderzoekers de neurale activiteit van knaagdieren al in meer detail kunnen analyseren en bestuderen.
Volgens Daniel Domeck, senior auteur van het artikel en universitair hoofddocent aan de Northwestern’s School of Neurobiology, hebben onderzoekers de afgelopen vijftien jaar dezelfde ‘VR-arrays’ gebruikt om externe omgevingen en andere experimentele omgevingen te benaderen. Maar zelfs deze geavanceerde laboratoriumsimulatiesystemen voor muizen lijken neer te komen op het simpelweg omringen van de dieren met computer- of projectieschermen. In deze omgevingen zullen muizen vaak de externe laboratoriumruimte waarnemen, evenals de tweedimensionale beeldvorming van platte schermen.
In de aankondiging van Northwestern op 8 december legde Dombeck uit dat hoewel 2D-arrays de klus kunnen klaren, “de dieren niet zo ondergedompeld zijn als in een echte omgeving.” Hij vervolgde: “Er is veel training voor nodig om de muizen aandacht te laten besteden aan de schermen en het laboratorium om hen heen te negeren.”
[Related: What’s the difference between VR, AR, and mixed reality?]
Dombeck vergelijkt dit met het kijken naar een tv-programma terwijl je op de bank in je woonkamer zit. VR-brillen zoals de Meta Quest nemen echter je volledige gezichtsveld in beslag, terwijl afzonderlijke projecties voor elk oog een gevoel van diepte creëren.
“De muizen misten dat”, legde Dombeck uit. Enter: Miniatuur Knaagdier Stereo Lighting VR, genaamd iMRSIV. Met behulp van recente ontwikkelingen op het gebied van hardwareminiaturisatie combineerden Dombeck en zijn medewerkers op maat gemaakte lenzen met kleine, muisvriendelijke OLED-schermen. Elke lens biedt een gezichtsveld van 180 graden dat, wanneer gecombineerd, alle visuele afleidingen in de echte wereld buitensluit.
Misschien wel voorspelbaar: een bril voor muizen is makkelijker gezegd dan gedaan, dus het team van Dombek vermeed het volledig. In plaats daarvan ontwierpen ze een harnas om de iMRSIV in de juiste positie voor het gezicht van de muis op te hangen. De muis draait vervolgens op een loopband om beweging binnen zijn VR-omgeving te simuleren, terwijl de iMRSIV statisch blijft. Het analyseren van hersenscans van muizen terwijl ze een iMRSIV-bril dragen, toont al veelbelovend voor een nieuw simulatie-alternatief. Niet alleen activeerden hun hersenen zoals ze dat in een natuurlijke omgeving zouden doen, maar de muizen gingen ook sneller met hun VR-omgeving om dan tijdens standaard 2D-scherminstellingen.
[Related: Here’s a look at Apple’s first augmented reality headset.]
“Ze wisten waar ze moesten rennen en ze zochten naar de juiste plekken voor beloningen”, zei Dombeck over de VR-muizenervaring. “We denken dat ze misschien niet zoveel training nodig hebben, omdat ze op een meer natuurlijke manier met de omgeving kunnen omgaan.”
Het ontwerp en de meeslepende mogelijkheden van de iMRSIV zorgen ervoor dat onderzoekers voor het eerst VR kunnen gebruiken om een dreiging van bovenaf te simuleren. In dit geval strekte de donkere schijfvorm zich “boven” de muizen uit, wat hen ertoe aanzette sneller te rennen of op hun plaats vast te lopen – beide normale muisreacties in dergelijke situaties. Het team kon vervolgens de neurale patronen van de proefdieren gedetailleerd vastleggen.
Gezien hun vele overeenkomsten worden knaagdierhersenen vaak gebruikt als surrogaat voor menselijk neurobiologisch onderzoek. Het team van Dombeck is van mening dat iMRSIV meer onderzoek mogelijk zou kunnen maken naar de effecten van VR-blootstelling op de hersenen van gebruikers, evenals hun vermogen om zich aan te passen aan de technologie. Wat de muizen betreft, maak je geen zorgen: ze zullen hun dag aan de top van de voedselketen hebben, althans virtueel.
“In de toekomst zouden we situaties willen overwegen waarin de muis niet de prooi is, maar het roofdier”, zei John Issa, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Dombeck en eerste auteur van de studie, vrijdag in een aankondiging. “We zouden bijvoorbeeld kunnen kijken naar de hersenactiviteit tijdens het achtervolgen van een vlieg. Die activiteit brengt veel dieptewaarneming en afstandsoordeel met zich mee. Dat zijn de dingen die we kunnen gaan vastleggen.”