為自由移動的動物所設計的虛擬實境

這是一個名為FreemoVR的虛擬實境系統，目的在解決動物行為研究中現有範式的限制。傳統的動物實驗環境通常限制了動物的移動，但這些限制可能影響感覺運動體驗，進而導致神經和行為上的改變。因此，研究人員開發了FreemoVR，這是一個可以讓動物自由移動的虛擬實境系統。

FreemoVR系統經過驗證，在老鼠、果蠅和斑馬魚等動物上被證實有效。研究者利用FreemoVR建立了各種測試和研究模型，例如在老鼠中建立恐高測試，研究果蠅和斑馬魚的視覺運動效應。

這項技術讓研究者能夠精確操縱動物的感覺運動反饋迴路，進而深入研究神經功能和行為，而不受動物受限的問題所影響。

圖1. 影像中的實驗設置顯示了一個被 AR 包圍的arena，高速攝影機記錄了生物體的軌跡。

首先，他們想要先確認他們所設置的場域是否符合正常自然界的規律，因次他們將果蠅放入一個有實體柱子的場域，而另一個的柱子則為虛擬的。我們可以清楚地看到，無論是真實的柱子還是 AR 中的虛擬柱子，果蠅都會圍繞著它。(圖2)

圖2.A左圖為有實體柱子的，右圖為虛擬柱子(在VR螢幕上)。圖2.B最左邊的圖是有實體柱子的圖，中間為柱子是用虛擬VR產生，最右圖則是把柱子移除之後的結果。

然後他們研究了固定果蠅頭部的影響。 他們進行了兩組實驗：一組使用膠水將果蠅的頭部連接到其胸部，另一組將膠水僅塗在胸部，允許果蠅的頭部自由移動。 結果顯示，頭部固定的果蠅飛行次數較少，並且在飛行過程中無法進行視覺運動跟隨，與頭部未固定的果蠅相比，表現出顯著差異。 從數量上來說，他們發現頭部固定的果蠅視覺刺激和行為反應之間的相關性顯著下降，而在頭部自由運動的果蠅中沒有觀察到這種差異。(圖3)

圖3. 最左邊的圖為沒有被膠水固定頭部的果蠅。中間的圖為被固定住頭部以及胸部的果蠅。最右邊的為只被固定胸部的果蠅

由上面的實驗可以知道，他們所設計的FreemoVR可以使用，並且符合文獻所看到的結果，這可以在未來在VR對於動物實驗的部分有很大的突破

撰文：李庚翰

參考資料:

John R Stowers, Maximilian Hofbauer, Renaud Bastien, Johannes Griessner, Peter Higgins, Sarfarazhussain Farooqui… Andrew D Straw(2017)Virtual reality for freely moving animals. Nature Methods14, pages995–1002