小鼠VR虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，基于虛擬視覺(jué)呈現(xiàn)和眼動(dòng)追蹤記錄，是一套新穎、全面的小鼠行為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用全景屏幕和萬(wàn)向球，向清醒固定的小鼠呈現(xiàn)圖像互動(dòng)擬真、因素定量可控的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并以眼動(dòng)變化作為認(rèn)知和情緒識(shí)別及量化的生理指標(biāo)。具有全景仿真、實(shí)時(shí)與互動(dòng)場(chǎng)景，視、聽(tīng)、觸、嗅、味、痛覺(jué)干預(yù)，單側(cè)1000幀/秒高速眼動(dòng)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(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備可替代目前大多數(shù)小動(dòng)物在一定空間中活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)范式。
系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)分為四個(gè)核心模塊：VR硬件模塊、固定眼動(dòng)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(shí)環(huán)境高度相似的虛擬環(huán)境，畫(huà)面畸變接近零，高度仿真，使動(dòng)物仿佛身臨其境一般
實(shí)時(shí)小鼠互動(dòng)、無(wú)延遲：小鼠與畫(huà)面進(jìn)行即時(shí)的互動(dòng)，無(wú)時(shí)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(wàn)向球、阻尼?。?/strong>創(chuàng)新使用萬(wàn)向球，有效避免氣流對(duì)動(dòng)物干擾，消除伯努利貼壁效應(yīng)，萬(wàn)向球的阻尼更小，動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)更加靈活
五軸精密固定裝置：使用五軸精密固定裝置實(shí)現(xiàn)精確定位，精確定位腦，可以協(xié)同神經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)需求，控制場(chǎng)景內(nèi)的各類元素，如視覺(jué)刺激、糖水刺激、電擊懲罰等，以模擬不同的實(shí)驗(yàn)條件，研究單一感官刺激的影響。還可以開(kāi)展視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)和痛覺(jué)的綜合研究，全面理解感官反應(yīng)。
互動(dòng)式學(xué)習(xí)：小鼠可以通過(guò)VR設(shè)備與虛擬環(huán)境中的物體、動(dòng)物、場(chǎng)景進(jìn)行互動(dòng)，如尋找食物、躲避捕食者、自由探索等。
全面的動(dòng)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(shí)中表現(xiàn)出的本能恐懼、社交行為、學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程等。
高達(dá)1000幀/秒的眼動(dòng)追蹤：提供高速眼動(dòng)裝置，支持多種幀率，可達(dá)1000幀/秒，精準(zhǔn)追蹤小鼠的眼動(dòng)數(shù)據(jù)。
眼動(dòng)與行為綜合研究：結(jié)合眼動(dòng)系統(tǒng)，可以探索頭部固定小鼠在VR環(huán)境中的眼動(dòng)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(shí)驗(yàn)迷宮范式場(chǎng)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(jì)分析。軟件可與行為學(xué)相機(jī)聯(lián)動(dòng)，記錄小鼠在虛擬環(huán)境中的移動(dòng)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(chǎng)景
本系統(tǒng)模擬了多種范式場(chǎng)景，適用于小動(dòng)物在頭部固定的情況下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自然場(chǎng)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(chǎng)景設(shè)定，這些多樣化的場(chǎng)景設(shè)計(jì)可以滿足多種行為學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。本系統(tǒng)可以協(xié)同大型神經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
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