MouseGoggles prinesú hlodavcom pohlcujúci svet virtuálnej reality

Každý, kto niekedy videl myš pohybovať sa v bludisku, vie, že tieto zvieratá sa často používajú v štúdiách na pochopenie fungovania mozgu. Štúdie na myšiach boli pritom rozhodujúce aj pri hľadaní príčin Alzheimerovej choroby. Napríklad tí istí výskumníci z Cornellovej univerzity, ktorí vynašli tieto nové okuliare, pre virtuálnu realitu, už predtým preukázali zníženie prietoku krvi v mozgu myší postihnutých touto chorobou.

„Bolo to veľmi vzrušujúce z hľadiska toho, že možno existuje niečo, čo by sa dalo urobiť pri Alzheimerovej chorobe, čo by mohlo obnoviť niektoré kognitívne funkcie,“ povedal vedúci výskumník Chris Schaffer. „Ďalšími krokmi je odhaliť, ako zlepšenie prietoku krvi zlepšuje funkciu neurónov v mozgu. Ale na tieto experimenty sme potrebovali nové možnosti v porovnaní s tým, čo existovalo vo svete predtým.“

Potreba týchto dodatočných možností viedla k vytvoreniu nositeľného zariadenia, ktoré tím príznačne nazval ako MouseGoggles.

Vedci sa síce už predtým pokúšali používať videozáznamy na mapovanie reakcií vo vnútri mozgu myší, ale svetlo a zvuk, ktoré sa vytvárajú bežnými prostriedkami, môžu v skutočnosti prerušovať vykonávaný experiment alebo nemajú na myši vôbec žiadny badateľný účinok. Uvažovalo sa o tom, že zariadenie pre zobrazovanie virtuálnej reality by mohlo mať iný účinok.

„Čím viac pohlcujúcejšie dokážeme túto behaviorálnu úlohu urobiť, tým naturalistickejšiu funkciu mozgu budeme skúmať,“ povedal Schaffer.

Pri zostavovaní VR okuliarov MouseGoggles sa pritom výskumníci obrátili na hotové komponenty, konkrétne na displeje z inteligentných hodiniek.

„Ukázalo sa, že ideálna veľkosť displeja pre myšie VR okuliare je už v podstate vyrobená pre inteligentné hodinky. Mali sme šťastie, že sme nemuseli nič stavať ani navrhovať od nuly, všetky potrebné lacné súčiastky sme si mohli ľahko zaobstarať,“ povedal spoluautor štúdie Matthew Isaacson.

Keď tím predložil svoju štúdiu spolu s konštrukčnými špecifikáciami okuliarov na publikovanie do magazínu Nature Methods, anonymný recenzent navrhol pridať aj malú súpravu kamier do každého okulára, aby bolo možné sledovať zreničky zvierat, čo vedci aj urobili.

Na rozdiel od ľudských náhlavných súprav pre virtuálnu realitu neumožňujú okuliare MouseGoggles hlodavcom voľný pohyb. Namiesto toho sú myši pripútané k pokrývke hlavy a počas nosenia sa pohybujú na bežiacom páse pripomínajúcom loptu. Tím však tvrdí, že súčasťou ich ďalších krokov bude vývoj mobilných okuliarov, ktoré sa budú môcť pohybovať na hlavách väčších hlodavcov, ako sú potkany.

Pri testoch pritom myši dramaticky reagovali na VR klipy tmavého tvaru, ktorý sa k nim pohyboval.

„Keď sme takýto test skúšali v typickom nastavení VR s veľkými obrazovkami, myši vôbec nereagovali,“ povedal Isaacson. „Ale takmer každá jedna myš, keď to prvýkrát uvidela s okuliarmi, vyskočila. Majú obrovskú zľaknutú reakciu. Naozaj sa zdalo, že si myslia, že na ne útočí blížiaci sa predátor.“

Pri ďalších testoch sa použilo fluorescenčné sledovanie mozgu, aby sa zabezpečilo, že ho okuliare správne stimulujú. Výskumníkom sa skutočne podarilo pozorovať aktivitu v primárnej zrakovej kôre, čo potvrdilo, že okuliare správne prenášali ostrý obraz na sietnice hlodavcov. Zaznamenali aj aktivitu v hipokampe, ktorá ukázala, že myši správne mapovali svoje virtuálne prostredie.

Okrem vytvorenia ľahších a mobilnejších verzií okuliarov MouseGoggles by podľa tímu mohlo byť zaujímavé vytvoriť aj systém, ktorý by stimuloval nielen zrakový vnem.

„Myslím si, že päťzmyslová virtuálna realita pre myši je smer, ktorým by sme sa mali uberať pri experimentoch,“ hovorí Schaffer, “pri ktorých sa snažíme pochopiť toto naozaj komplikované správanie, pri ktorom myši integrujú zmyslové informácie, porovnávajú túto príležitosť s vnútornými motivačnými stavmi, ako je potreba odpočinku a potravy, a potom sa rozhodujú, ako sa majú správať.“

Tento výskum bol nedávno publikovaný v magazíne Nature Methods.