小鼠VR虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),基于虛擬視覺呈現(xiàn)和眼動追蹤記錄,是一套新穎、全面的小鼠行為實驗系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用全景屏幕和萬向球,向清醒固定的小鼠呈現(xiàn)圖像互動擬真、因素定量可控的實驗環(huán)境,并以眼動變化作為認(rèn)知和情緒識別及量化的生理指標(biāo)。具有全景仿真、實時與互動場景,視、聽、觸、嗅、味、痛覺干預(yù),單側(cè)1000幀/秒高速眼動裝置,精確腦定位,協(xié)同其他技術(shù),可接受定制。適用于目前大部分小動物行為實驗,該設(shè)備可替代目前大多數(shù)小動物在一定空間中活動的實驗范式。
系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)分為四個核心模塊:VR硬件模塊、固定眼動模塊、VR控制軟件模塊和VR范式模塊。
系統(tǒng)特性
高度仿真的虛擬環(huán)境:提供與真實環(huán)境高度相似的虛擬環(huán)境,畫面畸變接近零,高度仿真,使動物仿佛身臨其境一般
實時小鼠互動、無延遲:小鼠與畫面進(jìn)行即時的互動,無時間延遲;使用創(chuàng)新的全景圖一步生成技術(shù),圖像生成提速6倍
全景屏幕+全景圖像:創(chuàng)新使用全景屏幕,屏幕水平270°、垂直120°,視野廣,適合小鼠側(cè)眼寬視野;創(chuàng)建720°全景圖像,圖像水平360°、垂直360°,適合任意方向的探索
萬向球、阻尼?。?/strong>創(chuàng)新使用萬向球,有效避免氣流對動物干擾,消除伯努利貼壁效應(yīng),萬向球的阻尼更小,動物的運動更加靈活
五軸精密固定裝置:使用五軸精密固定裝置實現(xiàn)精確定位,精確定位腦,可以協(xié)同神經(jīng)實驗技術(shù)。
多設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用:將雙光子、電生理、光遺傳、全腦超聲成像等技術(shù)與VR環(huán)境相結(jié)合,實現(xiàn)對小鼠行為的全面精準(zhǔn)分析。
靈活多樣的感官刺激:研究人員可以根據(jù)實驗需求,控制場景內(nèi)的各類元素,如視覺刺激、糖水刺激、電擊懲罰等,以模擬不同的實驗條件,研究單一感官刺激的影響。還可以開展視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺和痛覺的綜合研究,全面理解感官反應(yīng)。
互動式學(xué)習(xí):小鼠可以通過VR設(shè)備與虛擬環(huán)境中的物體、動物、場景進(jìn)行互動,如尋找食物、躲避捕食者、自由探索等。
全面的動物行為學(xué)研究:研究人員可研究小鼠的各類行為表現(xiàn),如小鼠在虛擬現(xiàn)實中表現(xiàn)出的本能恐懼、社交行為、學(xué)習(xí)和記憶過程等。
高達(dá)1000幀/秒的眼動追蹤:提供高速眼動裝置,支持多種幀率,可達(dá)1000幀/秒,精準(zhǔn)追蹤小鼠的眼動數(shù)據(jù)。
眼動與行為綜合研究:結(jié)合眼動系統(tǒng),可以探索頭部固定小鼠在VR環(huán)境中的眼動變化及復(fù)雜行為。
多數(shù)經(jīng)典迷宮范式:軟件可安裝多數(shù)經(jīng)典實驗迷宮范式場景,包括但不限于老鷹捕食模擬、looming、Y迷宮、三箱社交等。
數(shù)據(jù)導(dǎo)出及行為追蹤分析:支持將收集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出,方便進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計分析。軟件可與行為學(xué)相機聯(lián)動,記錄小鼠在虛擬環(huán)境中的移動距離、路徑等數(shù)據(jù),便于研究人員做進(jìn)一步分析。
范式場景
本系統(tǒng)模擬了多種范式場景,適用于小動物在頭部固定的情況下開展實驗。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)自然場景、老鷹捕食模擬、looming、虛擬跑道、Y迷宮、三箱社交、顏色亮度變化等虛擬場景設(shè)定,這些多樣化的場景設(shè)計可以滿足多種行為學(xué)實驗的需求。本系統(tǒng)可以協(xié)同大型神經(jīng)實驗裝置(如雙光子、電生理、光遺傳等設(shè)備),為神經(jīng)科學(xué)和行為學(xué)研究提供強大的實驗平臺。
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