Mäuse mit VR-Headset helfen bei der Alzheimer-Forschung
Forschende entwickeln ein Miniatur-VR-Headset für Mäuse. Wieso? Wir haben uns das kleine Gerät einmal etwas genauer angeschaut.
Das Miniatur-Headset bringt Mäuse in virtuelle Umgebungen und soll dabei helfen, deren neuronale Aktivität zu untersuchen.
Foto: Cornell-University
Mäuse sind seit Jahrzehnten unverzichtbare Modelle für neurologische und verhaltensbezogene Studien. Dank ihrer genetischen Eigenschaften und ihrer Fähigkeit, durch Labyrinthe zu navigieren, liefern sie wichtige Einblicke in das Verständnis des Gehirns. Dieses Verständnis soll nun mit einem Miniatur-VR-Headset weiter gesteigert werden. Es wurde an der Cornell University in New York entwickelt. Das neue Gerät ermöglicht es Forschenden, das Verhalten und die neuronale Aktivität von Mäusen in einer virtuellen Umgebung noch präziser zu untersuchen. Das System könnte neue Erkenntnisse über Krankheiten wie Alzheimer liefern.
Inhaltsverzeichnis
Blick auf die Technologie namens MouseGoggles
Das Herzstück dieser Innovation ist das sogenannte „MouseGoggles“-System. Diese speziell angefertigten VR-Headsets bestehen aus erschwinglichen Standardkomponenten wie Displays von Smartwatches und winzigen Linsen. Sie wurden entwickelt, um ein breites Sichtfeld zu schaffen und gleichzeitig Augenbewegungen sowie Pupillenveränderungen zu messen. Diese Kombination macht die Technologie sowohl effizient als auch kostengünstig.
Laut Matthew Isaacson, einem der Hauptautoren der Studie, zeichnet sich die Technologie durch ihre Vielseitigkeit aus: „Beim Bau von Werkzeugen hat man nur selten die Gelegenheit, etwas herzustellen, das experimentell viel leistungsfähiger ist als die aktuelle Technologie und das zudem einfacher und kostengünstiger herzustellen ist.“ Die MouseGoggles könnten so von einer breiteren Forschungsgruppe genutzt werden.
Einfluss auf Alzheimer-Studien
Die Entwicklung wurde von den Forschern Chris Schaffer und Ian Ellwood geleitet. Beide sind führende Experten in den Bereichen Biomedizin und Neurobiologie. Ihr Fokus liegt auf der Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer. Besonders faszinierend ist die Möglichkeit, mit der neuen Technologie die Mechanismen der Gedächtnisbildung und -navigation besser zu verstehen.
Frühere Studien haben gezeigt, dass eine Verbesserung des Blutflusses im Gehirn die kognitive Funktion bei Alzheimer-Patienten potenziell wiederherstellen könnte. Die MouseGoggles bieten nun die nötige Präzision, um diese Effekte auf neuronaler Ebene zu untersuchen.
Von klobigen Projektionswänden zu kompakten Headsets
Vor einigen Jahren nutzten Forschende noch große, stationäre Projektionswände, um Mäuse in virtuelle Realitäten zu versetzen. Diese Anlagen waren jedoch nicht nur teuer, sondern auch unpraktisch: Licht- und Geräuschstörungen beeinträchtigten die Versuche. Mit den MouseGoggles ist diese Problematik Geschichte. Die Headsets sind kompakt und minimieren externe Störfaktoren.
Ein wesentlicher Aspekt der neuen Technologie ist ihre Effizienz. Das Forschungsteam musste keine proprietären Bauteile entwickeln, sondern konnten auf bestehende, erschwingliche Komponenten zurückgreifen. „Es hat definitiv vom Hacker-Ethos profitiert, Teile, die für etwas anderes gebaut wurden, zu nehmen und sie dann in einem neuen Kontext anzuwenden,“ erklärte Isaacson.
Tests und erste Erkenntnisse
Um die Funktionalität der MouseGoggles zu prüfen, wurde eine Reihe von Tests durchgeführt. Dabei untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem den primären visuellen Kortex und den Hippocampus der Mäuse. Die Ergebnisse waren äußerst vielversprechend: Die Mäuse konnten ihre virtuelle Umgebung problemlos verarbeiten.
Besonders überzeugend war ein Test, bei dem ein sich ausdehnender dunkler Fleck auf die Mäuse zuzukommen schien. Im Gegensatz zu früheren Setups reagierten die Tiere nun mit einer starken Schreckreaktion, was auf die hohe Immersion der neuen Technologie hinweist.
Erweiterungen und Ausblick
Die Forschungen an den MouseGoggles sind noch lange nicht abgeschlossen. Schaffer und sein Team planen bereits die Entwicklung mobiler Versionen, die für größere Nagetiere wie Ratten oder Spitzhörnchen geeignet sind. Diese Geräte könnten dann über Batterien und integrierte Verarbeitungseinheiten verfügen. Ein weiteres Ziel ist es, die virtuelle Realität um weitere Sinneseindrücke wie Geruch und Geschmack zu erweitern.
„Wir versuchen, diese wirklich komplizierten Verhaltensweisen zu verstehen, bei denen Mäuse sensorische Informationen integrieren und Entscheidungen über ihr Verhalten treffen,“ erklärte Schaffer. Die Integration mehrerer Sinne könnte dazu beitragen, die Simulationen noch realistischer zu gestalten und neue Einblicke in das Verhalten der Tiere zu gewinnen.
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