Голодек – це замкнутий простір, в якому герої серіалу «Зоряний шлях» проектували будь-які голограми: пейзажі, живих істот тощо. Цю ідею використали учені, щоби зімітувати природні умови в лабораторії. За допомогою FreemoVR вони розробили новаторську систему реконструкції тваринних рухів. Програма долає більшість із сучасних бар’єрів й дає змогу занурити тварин, що вільно пересуваються, у реактивний тривимірний світ, яким керує комп’ютер. Завдяки FreemoVR керівники дослідження можуть контролювати візуальні переживання тварин та спостерігати за їхньою природною відповіддю на тактильні відчуття.
Віртуальна арена для мух. Зображення: https://strawlab.org/freemovr.
Одна особа бачить іншу. Залежно від контексту, в цьому випадку може відбуватися різна інтеракція. Віддача після первинного візуального досвіду – це результат складної взаємодії нейронів у різних ділянках мозку, і великою мірою вона залишаються невивченою дотепер.
Аби дослідити нейронну основу базової поведінки, науковці розробили широку палітру технік. Більшість із них потребують або часткового, або цілковитого знерухомлення об’єкта. Це впливає на відчуття на вході та виході й врешті змінює нейронну відповідь та поведінку тварини загалом. Тож імітувати природні умови в лабораторії дуже складно.
Проте з допомогою FreemoVR наукові групи на чолі з Ендрю Стровом (Andrew Straw) з університету Фрайбурга та Крістін Тессмар-Райбл (Kristin Tessmar-Raible) з Лабораторії імені Макса Фердинанда Перуца у Відні розробили новаторську систему реконструкції тваринних рухів.
Програма долає більшість із сучасних бар’єрів й дає змогу занурити тварин, що вільно пересуваються, у реактивний тривимірний світ, яким керує комп’ютер. Завдяки FreemoVR керівники дослідження можуть контролювати візуальні переживання тварин та спостерігати природну відповідь на тактильні відчуття.
Для цього учені розробили поведінкові арени, чиї стіни та підлога – комп’ютерні дисплеї, зокрема і пластичні проекційні поверхні. З допомогою комп’ютерних технологій тварина може досліджувати віртуальне середовище цих арен з власної перспективи впродовж прогулянки, польоту чи плавання.
«Ми хотіли створити голодек для тварин, аби вони переживали реактивне природне середовище під комп’ютерним контролем. Так ми змогли вивчати, як піддослідні бачать предмет, середовище та інших тварин», – пояснив Ендрю Стров, один з провідних розробників FreemoVR.
Аби підтвердити, що FreemoVR насправді провокує реалістичну відповідь тварини, що вільно пересуваються, дослідники вивчили реакції на віртуальні вертикальні стовпи риб даніо-реріо та мух. Також вони продемонстрували, що миші бояться висоти як у справжньому, так і в віртуальному підвищеному лабіринті. З FreemoVR команди знайшли дотепер непомічені відмінності в поведінці між диким і мутованим штамом даніо-реріо, що засвідчує чутливість системи.
Також команди вивчили ті правила, які визначають соціальну взаємодію між справжніми та віртуальним даніо-реріо. Вони помітили, що потенційний «голова риб» мінімізує ризик втратити своїх прихильників, узгоджуючи особисті вподобання щодо напряму руху та соціальну віддачу підлеглих риб.
Дослідження та маніпуляція поведінки менш складних організмів, як риби та мухи, а також складніших – мишей та навіть людей, дають змогу нейробіологам отримати інформацію про функціонування мозку. «Мене дуже тішить імітувати складні та близькі до реальних обставини, аби перевіряти вищі мозкові функції риб з родів медака та даніо-реріо. Це нам допомагає краще зрозуміти функції їхнього мозку та пояснити, якою мірою можна використовувати цих активних удень хребетних як модель для нейропсихологічних розладів», – сказала Крістін Тессмар-Райбл, що керувала більшою частиною досліджень поведінки риб.
Від застосування FreemoVR команди сподіваються в майбутньому ознайомитися з функціями складних форм поведінки, зокрема навігації, краще зрозуміти каузальність колективної поведінки і соціальних груп, а в довгостроковій перспективі дослідити поведінку за тих обставин, в яких мозок розвиває свої функціональні можливості.
Wenn der Fisch im Holodeck schwimmt
University Of Vienna, 21/08/2017
Зреферувала Соломія Кривенко
26.08.2017