Hoewel het misschien klinkt als een leuk cadeau om voor je huisdiermuis te kopen, heeft een nieuwe set virtual reality-brillen een veel serieuzer doel. De uitvinders zeggen dat ze het onderzoek naar de ziekte van Alzheimer en andere hersenaandoeningen moeten helpen bevorderen.
Zoals iedereen weet die ooit een muis door een doolhof heeft zien navigeren, worden de dieren vaak gebruikt in onderzoeken om inzicht te krijgen in de manier waarop hersenen functioneren. Dit jaar hebben onderzoeken met knaagdieren bijvoorbeeld aangetoond hoe bepaalde hersencellen niet alleen worden geactiveerd vertraagde veroudering, maar verlengde ook hun leven. Een ander onderzoek uit 2024 liet zien hoe hersenen werken bewaar drie kopieën van elke herinnering. En een onderzoek van vorig jaar toonde aan hoe een hersenkraker muizen ertoe bracht slapen minder, maar voelen zich net zo wakker alsof ze langer hebben gerust.
Muisstudies zijn ook van cruciaal belang geweest in de zoektocht naar het ontrafelen van de oorzaken van de ziekte van Alzheimer. Dezelfde onderzoekers van Cornell University die de nieuwe bril hebben uitgevonden, hebben dit bijvoorbeeld eerder aangetoond een vermindering van de bloedstroom in de hersenen van muizen die aan de aandoening lijden.
“Dat was heel spannend vanuit het perspectief van, misschien is er iets dat je zou kunnen doen bij de ziekte van Alzheimer waardoor een bepaalde cognitieve functie zou kunnen worden hersteld”, zegt hoofdonderzoeker Chris Schaffer. “De volgende stappen zijn om te ontdekken hoe verbeteringen in de bloedstroom de functie van neuronen in de hersenen verbeteren. Maar om die experimenten uit te voeren hadden we nieuwe mogelijkheden nodig vergeleken met wat er voorheen in de wereld bestond.”
De behoefte aan deze extra mogelijkheden leidde tot de creatie van het apparaat, dat het team toepasselijk MouseGoggles heeft genoemd.
Hoewel wetenschappers al eerder hebben geprobeerd videobeelden te gebruiken om de reacties in de hersenen van muizen in kaart te brengen, kunnen het licht en geluid dat met conventionele middelen wordt geproduceerd het experiment dat wordt uitgevoerd daadwerkelijk onderbreken of helemaal geen waarneembaar effect op de muizen hebben. De gedachte was dat een virtual reality-opstelling een ander effect zou kunnen hebben.
„Hoe meeslepender we die gedragstaak kunnen maken, hoe naturalistischer de hersenfunctie die we gaan bestuderen“, zegt Schaffer.
Hacker-ethos
Om de MouseGoggles te bouwen, gebruikten de onderzoekers kant-en-klare componenten, met name de displays van smartwatches.
“Het heeft zeker geprofiteerd van het hackerethos om onderdelen te nemen die voor iets anders zijn gebouwd en deze vervolgens in een nieuwe context toe te passen”, zegt medeauteur van het onderzoek Matthew Isaacson, die eerder displaysystemen voor fruitvliegjes heeft gemaakt. “Het perfecte schermformaat, zo blijkt, voor een muis-VR-headset is vrijwel al gemaakt voor smartwatches. We hadden het geluk dat we niets helemaal opnieuw hoefden te bouwen of ontwerpen; we konden gemakkelijk aan alle goedkope onderdelen komen die we nodig hadden.”
Toen het team hun onderzoek samen met de bouwspecificaties van de Googles bij het tijdschrift indiende, Natuurmethoden Voor publicatie stelde een anonieme recensent voor om ook een kleine set camera’s in elk oculair toe te voegen, zodat de pupillen van de dieren konden worden gevolgd, wat ze ook deden.
In tegenstelling tot menselijke virtual reality-headsets, bieden de MouseGoggles geen bewegingsvrijheid voor de knaagdieren. In plaats daarvan worden de muizen vastgebonden aan het hoofddeksel en lopen ze op een balachtige loopband terwijl ze ze dragen. Het team zegt echter dat een deel van hun volgende stappen het ontwikkelen van een mobiele bril zal zijn die mee kan rijden op de hoofden van grotere knaagdieren zoals ratten of spitsmuizen.
Wordt er zenuwachtig van
In tests reageerden de muizen dramatisch op VR-clips met een donkere vorm die naar hen toe bewogen.
“Toen we dit soort tests probeerden in de typische VR-opstelling met grote schermen, reageerden de muizen helemaal niet”, zei Isaacson. “Maar bijna elke muis springt de eerste keer dat ze hem met de bril zien. Ze hebben een enorme schrikreactie. Ze leken echt te denken dat ze werden aangevallen door een dreigend roofdier.”
Andere tests maakten gebruik van fluorescerende tracking in de hersenen om er zeker van te zijn dat deze op de juiste manier door de bril werden gestimuleerd. De onderzoekers konden inderdaad activiteit in de primaire visuele cortex waarnemen, wat bevestigde dat de bril scherpe beelden op de juiste manier naar het netvlies van de knaagdieren overbracht. Ze zagen ook activiteit in de hippocampus, waaruit bleek dat de muizen hun virtuele omgevingen correct in kaart brachten.
Naast het creëren van lichtere, mobielere versies van de MouseGoggles, zegt het team dat het ook interessant zou kunnen zijn om een systeem te creëren dat meer stimuleert dan alleen het visuele gevoel.
“Ik denk dat virtual reality met vijf zintuigen voor muizen een richting is voor experimenten,” zegt Schaffer, “waar we dit zeer gecompliceerde gedrag proberen te begrijpen, waarbij muizen sensorische informatie integreren en de kansen vergelijken met interne motivatietoestanden. zoals de behoefte aan rust en voedsel, en dan beslissingen nemen over hoe je je moet gedragen.”
Het onderzoek is geaccepteerd voor publicatie en is nu zichtbaar in Natuurmethoden.
Bron: Cornell Universiteit
