功能
行為神經(jīng)學研究主要依賴于能夠研究自由活動的清醒動物并同時記錄其腦電信號,PhenoSys VirtualReality (VR)系統(tǒng)基于 一個氣流懸浮球,固定的實驗動物可以通過這個懸浮球在虛擬空間中運動,在人為創(chuàng)造出的一個接近真實世界的虛擬環(huán)境,可控的模擬真實世界中產(chǎn)生的各種感官刺激如味覺' 視覺、嗅覺、聽覺、觸覺所能接受的所有外界刺激,從而進行行為學方面的研究
適用實驗動物
小型動物:包括嚙齒類(如大小鼠)等動物;
大型動物:包括靈長類(如戴猴)等動物。
應用
1、可重構虛擬實驗迷宮場景,如T迷宮' 丫迷宮、高架十字迷宮等,用于觀察實驗動物在虛擬現(xiàn)實中的復雜行為。
2、可模擬五感外周刺激的輸入,包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺' 觸覺,為實驗動物提供一個可控的模擬真實環(huán)境的活動
3、虛擬環(huán)境高度的靈活可控性,可以給予實驗動物獎勵,懲罰,挫折感等機制,用于學習記憶過程的研究。
4、實驗動物頭部可固定,從而結合其他試驗方法,如電生理,顯微成像等技術手段進行行為學研究。外部接口可同步導出大腦刺激 產(chǎn)生的時間標識,位置以及速度等數(shù)據(jù)。
組成
TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)
虛擬現(xiàn)實場景通過TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)來實現(xiàn)。TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)由6個19寸的顯示器以270°的科學精角度(無盲點)圍成八 角形,同時,顯示器的高分辨率(1280(x3)x1024pixels),對比度(2000 :1)以及反饋時間(20ms),明亮度(300cd/m2) 這些都使得實驗動物在虛擬世界中處于真實的環(huán)境。
TFT顯示器設置了四個音響支架,可選擇性的放置音箱提供聲音效果以及聽覺刺激可以在虛擬現(xiàn)實場景中設定規(guī)定時間中的標記對實驗動物進行實驗刺激環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)上方有足夠的空間搭建其他設備,如顯微鏡等。

圖1:TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng) 圖2: TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)
a.TFT環(huán)繞顯示屏組b.音箱支架c.伸縮裝置
d.氣流懸浮球e.懸浮球底座

圖3:跑球頭部固定系統(tǒng)
1.氣流懸浮球
2.懸浮球底座
3.味覺刺激系統(tǒng)
4.可伸縮裝置
5.觸覺刺激系統(tǒng)
6.剎車系統(tǒng)
7.頭部固定裝置
跑球頭部固定系統(tǒng)
懸浮球底座是穩(wěn)重的鋁制球架,球架底部備有壓縮氣體供氣裝置,通過供氣是的懸浮球懸浮。根據(jù)使用對象提供兩種規(guī)格
分別提供大小鼠。小鼠規(guī)格為:20*20*8cm重5.5Kg,大鼠的規(guī)格為:30.2*30.2*12cm重19.8Kg
懸浮球包括用于小鼠研究的直徑為20cm的懸浮球和適用于大鼠研究的直徑為30cm的懸浮球。
味覺刺激系統(tǒng)有一套液體舔舐傳感裝置和一個蠕動泵組成,通過球架上的可伸縮裝置進行控制,從而可對實驗動物進行味覺刺激或者獎勵機制的設定。
觸覺刺激系統(tǒng)包含左右觸覺刺激裝置,當實驗大/小鼠在虛擬迷宮中遇到虛擬屏障時,觸覺刺激裝置會吹出氣體刺激大/小 鼠胡須,模擬真實環(huán)境中的碰觸墻壁的效果,給予實驗動物真實的觸覺迷宮環(huán)境。
頭部固定裝置用于在懸浮球上運動的實驗動物,固定器小巧,方便實驗動物在虛擬現(xiàn)實場景中進行運動。固定器的支架可方便靈活的調節(jié)角度和位置。
除了懸浮球,還可提供一種SpeedBelt作為VR監(jiān)測被試動物運動的線性跑步機。和懸浮球相比,線性跑步機培訓被試動 物更加簡單、清理和更換跑步帶也更便捷,對使用用戶更友好;此外跑步機更擅長計算直線速度和距離,對被試而言也是更固定的地面。

嗅覺刺激系統(tǒng)
嗅覺刺激系統(tǒng)由一個高靈敏度的8通道嗅覺測量 器組成。通過球架上的可伸縮裝置對實驗動物進行嗅覺刺激。
控制組件及軟件系統(tǒng)
控制組件提供一個封閉電路。壓力調節(jié)閥門,流量計來調控壓縮氣體供氣裝置。此外,可提供可 選的活動架子便于儀器操作。

軟件
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的軟件功能強大,可以制作各類迷宮,如走廊,T-Maze, Y-Maze, Plus-Maze, Radial-Arm-Maze, Open-Field;還能將虛擬現(xiàn)實與獎勵懲罰機制,挫折感,聲音刺激,嗅覺刺激,胡須刺激相結合。軟件自帶虛擬墻壁,地板,天空等素材;可通過上傳jpg、png圖形文件作為地標,亦可設置和隱藏地標,可構建無止境的迷宮;可將虛擬迷宮與動物的真實運動分開。例如:虛擬迷宮移動1米而實驗動物實際運動了2米。
PhenoSoft Control
控制每個硬件設備的觸發(fā),并且記錄不同事件的時刻點。
PhenoSoft Schedule
能夠準確設置迷宮中的事件發(fā)生, 亦能編寫試驗計劃的流程圖。

PhenoSoft VR
構建各種試驗所需的場景迷宮
