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科学家为实验动物建立了一个虚拟现实“全息甲板”

一个自由电影虚拟现实的苍蝇竞技场。IMP/IMBA图形部门,://strawlab.org/freemovr)

是科幻系列《星际迷航:下一代人将记住全息甲板》,这是一个可以复制任何环境的太空时代虚拟现实竞技场。虽然它可以作为一个训练平台,但企业管理人员通常将全息甲板作为一个休闲空间,沉浸在大自然中。

在这个概念上的灵感转变,欧洲的研究人员为自由活动的动物开发了一个虚拟现实环境,似乎能有效地为老鼠、鱼和果蝇产生令人信服的自然世界幻觉。

唉,对动物来说,虚拟现实系统不是为动物的娱乐利益而设计的。相反,研究人员希望使用虚拟现实设备作为一个控制设置来检查动物的感知和行为。

被称为FreemoVR,就虚拟现实环境而言,这个系统实际上是相当基本的。该装置基本上是圆柱形空间,其中地板和环绕壁由柔性计算机显示器制成。放置在环境中的动物由头顶上的摄像机和传感器监控,这些摄像机和传感器跟踪它们在三维空间中的运动和行为。

实验者通过提供强烈的视觉运动 ... 来控制苍蝇的位置[红圈]和飞行方向。左:现场摄像。右图:飞行位置图。(://strawlab.org/freemovr)

freemovr系统的主要优点是,顾名思义,该设备允许动物在环境中自由移动。使用专门开发的软件,研究人员可以调整飞行中的视觉图像,就像以前一样,以及基于动物实时行为和运动的项目元素。

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“最重要的是动物实际上在运动,并获得所有适当的机械感觉反馈,”研究合著者安德鲁·斯特劳,他在一封电子邮件中告诉《探索者》这对于导航和空间认知的研究是非常重要的,因为如果动物不相信自己在移动,就很难研究动物在移动时是如何更新自己的“心理地图”的。

这项新的研究发表在本周的《自然 ... 》杂志上,详细介绍了一系列实验,这些实验表明实验动物发现虚拟现实的体验很有说服力。这些动物对虚拟图像的反应与它们对现实世界中的物体和障碍物的反应一样。研究小组选择了三种常用于实验室研究的动物物种——小鼠、果蝇和斑马鱼,以使这项技术对其他科学家更为有用。

高架O-迷宫法用于小鼠的VR高度厌恶实验。实验者测试了老鼠是否害怕虚拟高度,发现它们在虚拟现实和真实世界中的大部分时间都是在浅层上做出反应的。(://strawlab.org/freemovr)

在一个实验中,老鼠被放在一个高架平台上,下面有一个投影屏幕。这次展览产生了一种深度的错觉,给人的印象是平台的一端比另一端高。老鼠对虚幻的身高变化的反应是呆在平台的较低且“安全”的一端。

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的行为,一个装满斑马鱼的坦克被放置在FreemoVR系统中,同时研究人员从旧的太空入侵者街机游戏中投射出一群下降的外星人。鱼群对鱼群的反应就好像它是真的一样,甚至模仿鱼群的“加入”行为。

虚拟竞技场供自由游动的鱼群使用。(IMP/IMBA图形部门,://strawlab.org/freemovr)

用旧的电子游戏似乎是对科学 ... 的一种奇怪的使用,但斯特劳说,这些实验可以告诉我们很多关于动物如何看待世界的信息,而这反过来又可以告诉我们人类的感知——特别是在大的群体中。

“人类和哺乳动物有高度保守的整体大脑结构,并且在“与空间认知相关的系统,”斯特劳说这就是为什么许多实验室使用这些(动物)系统做模型的原因。这样,我们可以同时从几百或几千个样本中进行记录,这在人类实验中是不可能的。

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顺便提一下,holodeck的事情并不是随机的流行文化参照物。斯特劳曾明确表示,他的团队的目标是为动物创造一个全息甲板,他是看着《星际迷航》长大的。

“星际迷航:下一代在我成长的地方几乎无限次地重播,”他说吉恩·卢克·皮卡尔上尉基本上是我的英雄

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