Een muis die een digital reality-bril draagt? Nu heb ik alles gezien.

Het gaat erom alles aan een muis te laten zien. Hersenonderzoekers zouden dat graag doen door een muis vrij te laten in een kleine speeltuin terwijl hij zijn hersenen onderzoekt. Maar bij de sondes zijn lasers, microscopen en andere apparaten betrokken die veel te zwaar zijn voor zo’n klein hoofd.

Elk muisoog beslaat 140 graden, evenveel als beide menselijke ogen samen – des te beter is het om een ​​duikende havik te detecteren.

Onderzoekers van de Northwestern College ontwikkelden zeventien jaar geleden een digital reality-oplossing. Zij toonden muizen een scherm met een kunstmatige wereld. De muizen konden die wereld vervolgens verkennen door een soort loopband te bewegen, ook al werden hun kopjes onder een microscoop stevig op hun plaats gehouden. Het probleem was dat de muis door de opstelling het apparaat zelf en delen van het laboratorium kon zien, wat de virtuele ervaring verstoorde. Zo ontstonden de geminiaturiseerde veiligheidsbrillen die de arbeiders gebruikten beschrijven deze week in het journaal Neuron.

Deze enge roofvogel is een virtueel ding dat de muis ziet, samen met de niet-virtuele loopband waarop de muis trapt.youtube.be

Het moeilijkste deel van de miniaturisering, zegt Prof. Daniel Dombeck, een natuurkundige die het onderzoek leidde, was bezig met het maken van een lens die het gezichtsveld van een muis zou kunnen overspannen. Elk muisoog beslaat 140 graden, evenveel als beide menselijke ogen samen, en die beweging werkt niet alleen horizontaal maar ook verticaal, waardoor het dier overlappende gezichtsvelden krijgt en dus dieptewaarneming naar voren, naar achteren en naar boven – hoe beter een duikvlucht kan worden gedetecteerd havik.

Hersensondes die tijdens virtuele uitstapjes zijn uitgevoerd, hebben veel punten blootgelegd die ook van toepassing zijn op het menselijk brein, wat homoloog is aan het brein van muizen, merkt Dombeck op. “We hebben ontdekt dat knaagdieren ‘plaatscellen’ in hun hersenen hebben die op bepaalde locaties in een kamer schieten”, zegt hij. “Als je nu door de kamer zou lopen, zouden er verschillende cellen op verschillende locaties vuren – het is eigenlijk een kaart in je hoofd. Als je dan bedenkt waar je bent geweest, vuren die cellen opnieuw. Dit hebben we allemaal geleerd van knaagdieren.”

Je kunt veel doen met muis-tot-mens-analogieën. Als we kunnen achterhalen hoe de hersenen een virtuele wereld waarnemen, kunnen we betere dingen bedenken interfaces tussen hersenen en machines. Artsen kunnen dergelijk bewijsmateriaal ook gebruiken om neurologische aandoeningen te diagnosticeren en te behandelen.

Onderzoeksdieren hebben vaak de kans gekregen om op een machine te spelen, al was het maar één die zo simpel is als een hamsterloopwiel. Sommige onderzoekers trokken de waarde van dergelijk werk in twijfel, omdat dieren in gevangenschap zich onnatuurlijk gedragen omdat ze geïsoleerd zijn van een natuurlijk ogende omgeving. In 2014 hebben wetenschappers deze theorie in twijfel getrokken door loopwielen in het wild te plaatsen; ze vonden dat knaagdieren – en zelfs een enkele kikker – graag op die wielen wilden spelen.

Genieten de muizen van de Northwestern College van hun virtuele avonturen?

“Ik denk van wel”, zegt Dombeck. “Als ze de keuze hebben om op een loopband te rennen of om een ​​beloning te krijgen, kiezen ze er vaak voor om te rennen. Zodra we ze deze bril opzetten, beginnen ze rond te rennen en de omgeving te verkennen.”

Een probleem bij het bestuderen van muisgedrag is het gevaar dat je verkeerd interpreteert wat de muis voelt en denkt. In zijn Aanvangstoespraak uit 1974 aan de Stanford College riep de natuurkundige Richard Feynman experimentele psychologen op omdat ze concludeerden dat muizen doolhoven puur oplosten door ruimtelijke conceptualisering, terwijl uit onderzoek was gebleken dat ze ook sensorische middelen gebruikten, met identify het gevoel van de vloer onder hun voeten.

Dombeck is het daarmee eens. “Dat is precies de manier waarop een natuurkundige als ik een probleem als dit benadert”, zegt hij. “Je wilt alle variabelen kennen, en als je ze niet kunt beheersen, wil je er op zijn minst iets van maken dat geen deel uitmaakt van het experiment, of ervoor controleren. Hetzelfde geldt voor het reuksysteem: dat hebben we experimenten uitvoeren terwijl de visuele en de reukrealiteit tegelijkertijd plaatsvinden, kunnen we de beloningen krijgen voor gedrag dat gebaseerd is op de ene zintuiglijke modaliteit, maar niet op de andere. De muizen letten op de zintuiglijke modaliteit die beloningen biedt en beginnen de andere modaliteit als afleider te beschouwen.”

Noem het muis geurvisie.

“We plaatsten een neuskegel op de muis en lieten lucht stromen waarin we verschillende geuren mengden, allemaal op een snelle en gecontroleerde manier”, om ervoor te zorgen dat wat de ogen zien overeenkomt met wat de neus ruikt, zegt hij. “We hebben bewezen dat muizen alleen op foundation van geursignalen kunnen navigeren, iets wat mensen niet kunnen.”

De onderzoekers werken aan een systeem, zegt Dombeck, dat dat werk zou reproduceren met behulp van de nieuwe VR-bril, om zo de echte omgeving zo goed mogelijk te reproduceren.

“Het is niet zo gedetailleerd als in de movie de ‘Matrix,’maar het is goed genoeg voor experimenten’, zegt Dombeck.