基于树莓派的小动物虚拟现实系统

时间：2021-10-07 17:51:59 来源：

PiVR是一个自己动手的工具，使科学家能够利用小动物的光遗传学来创建虚拟现实。（右图）带有“火山”形状（红色背景）的虚拟气味梯度中的果蝇幼虫的轨迹（蓝线）。

根据今天（2020年7月14日）在公开访问中发布的一项研究，Raspberry Pi虚拟现实系统（PiVR）是一种多功能工具，可向自由移动的小型动物（例如苍蝇和鱼幼虫）展示虚拟现实环境。加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的David Tadres和Matthieu Louis发表了 PLOS Biology杂志。PiVR以及光遗传学等技术的使用，将有助于对涉及行为的神经回路进行映射和表征。

PiVR包括一个行为舞台，一个摄像头，一台Raspberry Pi微型计算机，一个LED控制器和一个触摸屏。该系统可以在实时行为跟踪和刺激传递之间实现反馈循环。PiVR是一种通用的，可定制的系统，价格不到500美元，构建时间不到6个小时（使用3D打印机），并且旨在为广泛的神经科学研究人员所使用。

在这项新研究中，Tadres和Louis用他们的PiVR系统在光遗传学实验中向小型，自由移动的动物展示了虚拟现实。光遗传学是一项技术，它使研究人员能够利用光来控制活体动物中神经元的活动，从而使他们能够检查基因标记的神经元活动与特定行为之间的因果关系。

作为概念验证，Tadres和Louis使用PiVR研究了感官导航，以响应一系列动物中化学物质和光的梯度。他们展示了果蝇幼虫如何响应真实和虚拟的气味梯度而改变其运动。然后，他们证明了成年苍蝇如何适应运动速度，从而避免了由苦味神经元的光遗传激活而引起的与苦味相关的位置。此外，他们表明，斑马鱼幼虫会响应模仿空间梯度的光线强度变化来改变其转向动作。这组作者说，PiVR代表一种低阻隔技术，该技术应使许多实验室能够表征动物行为并研究神经回路的功能。

作者指出，“神经科学比以往任何时候都更受技术驱动。近年来，我们见证了使用闭环跟踪和光遗传学创建虚拟感官现实的热潮。在实验室中整合新的跨学科方法可能会令人生畏。借助PiVR，我们的目标一直是使从专业科学家到高中生的每个人都可以访问虚拟现实范例。PiVR应该有助于使尖端技术民主化，从而研究行为和大脑功能。”

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参考：“ PiVR：一个廉价且通用的闭环平台，用于研究不受约束的感觉运动行为”，David Tadres和Matthieu Louis，2020年7月14日，PLoSBiology。DOI：
10.1371 / journal.pbio.3000712

这项工作由美国国立卫生研究院（RO1-NS113048-01）和加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校资助（启动资金）。美国国家科学基金会（NSF PHY-1748958，IOS-1523125，IH R25GM067110，Il Grant和R25GM067110）以及戈登和贝蒂·摩尔（Gordon and Betty Moore）基金会的2919.01都支持了这项工作。资助者在研究设计，数据收集和分析，决定发表或准备手稿方面没有任何作用。

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