Neue Einblicke in das Gehirn der Maus durch Virtual Reality

Mäuse sind seit langem bevorzugte Studienobjekte in der Neurowissenschaft aufgrund ihrer bemerkenswerten Ähnlichkeiten zum menschlichen Gehirn. Die komplexen Funktionsweisen ihres Gehirns außerhalb kontrollierter Umgebungen zu verstehen, stellte jedoch eine herausfordernde Aufgabe dar. Mit der Einführung von Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) haben Forscher nun eine potenzielle Lösung gefunden, um diese Herausforderungen zu bewältigen und noch nie dagewesene Einblicke in die Aktivität des Mausgehirns zu gewinnen.

Anders als traditionelle bildgebende Technologien, die schwer ins Freie zu bringen sind, ermöglichen VR und AR Wissenschaftlern, das Verhalten und die Gehirnreaktionen von Mäusen in virtuellen Umgebungen zu beobachten. Indem sie die Mäuse virtuell bestimmten Szenen oder Situationen aussetzen, können Forscher ihre Reaktionen und neuronale Aktivität studieren, ohne physische Manipulationen vornehmen zu müssen oder das Risiko von Komplikationen wie Fluchtgefahr einzugehen.

Auf der Suche nach einem umfassenden Verständnis des Mausgehirns haben Wissenschaftler VR-Brillen und -Headsets entwickelt, die speziell für Mäuse konzipiert sind. Frühere Lösungen hatten jedoch ihre Grenzen hinsichtlich des gesamten Sichtfeldes der Mäuse, was zu verzögerten oder veränderten Reaktionen im Vergleich zur realen Welt führte.

Glücklicherweise hat ein Forscherteam der Northwestern University in diesem Bereich kürzlich bedeutende Fortschritte erzielt. Sie haben ein innovatives VR-Brillensystem namens iMRSIV (Miniature Rodent Stereo Illumination VR) entwickelt, das die Mängel vorheriger Technologien behebt. In einer bahnbrechenden Studie, die in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht wurde, zeigten die Forscher, dass Mäuse schnellere Reaktionen auf virtuelle Umgebungen durch iMRSIV im Vergleich zu bestehenden VR-Systemen zeigten.

Daniel Dombeck, der Hauptautor der Studie, erläuterte die Grenzen herkömmlicher bildgebender Geräte. Diese großen, tischgroßen Geräte sind nicht tragbar und können nicht auf dem Kopf einer Maus getragen werden, wenn sie sich durch verschiedene Umgebungen bewegt. Um dieses Hindernis zu überwinden, entwickelten Dombeck und sein Team einen neuartigen Ansatz – sie immobilisierten den Kopf der Maus unter einem Mikroskop und ließen sie auf einem Laufband laufen. Während sich die Maus auf dem Laufband bewegte, wurde sie nahtlos durch die in den VR-Brillen dargestellte virtuelle Welt transportiert.

Mit diesem innovativen VR-basierten Setup können Forscher nun die Gehirnaktivität von Mäusen genau beobachten und untersuchen, während sie verschiedene virtuelle Umgebungen durchqueren. Die virtuellen Umgebungen können komplexe Labyrinthe, Außenräume und andere Szenarien simulieren, die bestimmte Verhaltensreaktionen hervorrufen sollen. Das ultimative Ziel ist es, die Neuronen zu identifizieren, die für die Gedächtnisbildung verantwortlich sind, und die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen, die mit der Modifikation von Synapsen im Zusammenhang mit dem Gedächtnis verbunden sind.

Die Integration von VR-Technologie in die Neurowissenschaft bietet eine frische Perspektive und unschätzbare Einblicke in die komplexen Funktionsweisen des Mausgehirns. Das iMRSIV-System stellt einen bedeutenden Fortschritt dar und ermöglicht es Forschern, die Komplexität des Mausgehirns und dessen Reaktionen auf verschiedene Reize zu untersuchen.

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