De zoektocht naar realistische virtuele omgevingen
Wetenschappers vertrouwen al lang op het bestuderen van muizen om inzicht te krijgen in de complexiteit van het menselijk brein, vanwege de gelijkenis in hersenneuronen tussen de twee soorten. Het creëren van meeslepende virtuele omgevingen voor deze knaagdieren is echter altijd een uitdaging geweest vanwege het gebrek aan geschikte technologie. Aan de Northwestern University hebben onderzoekers onlangs een opmerkelijke oplossing onthuld: virtual reality-lenzen die speciaal voor muizen zijn ontworpen. Deze VR-bril heeft een diameter van slechts 12 millimeter en transporteert muizen naar virtuele omgevingen die ze als echt ervaren. Door hun reacties te analyseren, willen onderzoekers ons begrip verdiepen van hoe muizen en menselijke hersenen angst, angst en posttraumatische stressstoornis (PTSS) verwerken. Daniel Dombeck, een van de onderzoekers die bij het onderzoek betrokken was, legde uit dat ogenschijnlijk onconventionele projecten als deze vaak leiden tot baanbrekende ontdekkingen op het gebied van de menselijke gezondheid en ziekte.
Baanbrekende VR-apparatuur op muisformaat
Bij eerdere pogingen om muizen onder te dompelen in virtuele omgevingen, werden ze omringd met computerschermen. Deze opstellingen schoten echter vaak tekort, omdat muizen de kunstmatigheid van de beeldschermen gemakkelijk konden detecteren. Bovendien beschikken muizen over een breder gezichtsveld van ongeveer 160 graden per oog, dat groter is dan dat van mensen. Niettemin zagen onderzoekers, met de enorme vooruitgang in de virtual reality-technologie van de afgelopen tien jaar, een kans om apparatuur op maat voor muizen te ontwikkelen. Met behulp van Unity, een 3D-videogametoepassing, creëerde het team een boeiend virtueel veld met een kleine tunnel en een waterbuis. Om beelden van de hersenen van de muizen vast te leggen tijdens hun VR-ervaring, werd een microscoop met twee fotonen boven hun hoofd geplaatst.
De wonderen van Mouse VR: onthulling van angstreacties
Nadat ze goedkeuring hadden gekregen van de dierenzorgcommissie van Northwestern en een groep van veertien laboratoriummuizen hadden verkregen, begonnen de onderzoekers met hun experimenten. Na het dragen van de VR-bril begonnen de muizen onmiddellijk de virtuele grasvlakte te verkennen. Gedurende een week droegen de muizen de bril elke dag ongeveer 40 minuten om te acclimatiseren aan de virtuele omgeving. Tijdens hun runs door het virtuele veld verscheen plotseling een zwarte schijf aan de hemel, op ongeveer twintig centimeter afstand van de muizen. De schijf ging verder met het “aanvallen” van de muizen driemaal. Zelfs zonder gebruik te maken van virtuele beelden van uilen, die aanvankelijk nodig werden geacht om een angstreactie op te wekken, vertoonden de muizen een vecht-of-vluchtreactie als reactie op de bewegingen van de schijf. Dombeck, hoogleraar neurobiologie, merkte op dat sommige muizen zelfs minuten of uren na de ontmoeting angstneuronen vertoonden, wat erop duidde dat de ervaring mogelijk opnieuw werd beleefd. De onderzoekers verwachten dat deze technologie toekomstig onderzoek mogelijk zou kunnen maken naar de manier waarop angstmedicijnen de reacties van muizen op stress beïnvloeden.
De neurowetenschappen vooruit helpen door technologische vooruitgang
Dombeck benadrukte de beperkingen die technologie ons begrip van de hersenen oplegt. Met de ontwikkeling van innovatieve hulpmiddelen, zoals deze VR-bril voor muizen, kunnen wetenschappers echter de grenzen van onze kennis verleggen en diepgaande ontdekkingen doen op het gebied van de neurowetenschappen. Door de kloof tussen de realiteit en de virtuele realiteit te overbruggen hopen onderzoekers nieuwe inzichten in het menselijk brein te ontsluiten en de resultaten van de gezondheidszorg te verbeteren.