Raspberry Pi使科学家能够利用小动物的光遗传学来创造虚拟现实

根据2020年7月14日在开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项研究显示，Raspberry Pi虚拟现实系统(PiVR)是一种向小型自由移动的动物(如苍蝇和鱼幼虫)展示虚拟现实环境的多功能工具。由加州大学圣塔芭芭拉分校的David Tadres和Matthieu Louis撰写。PiVR以及光遗传学等技术的使用，将有助于对涉及行为的神经回路进行映射和表征。

PiVR包括行为舞台，摄像头，Raspberry Pi微型计算机，LED控制器和触摸屏。该系统可以在实时行为跟踪和刺激传递之间实现反馈循环。PiVR是一款多功能，可定制的系统，价格不到500美元，构建时间不到6个小时(使用3D打印机)，并且旨在为广泛的神经科学研究人员所使用。

在这项新研究中，Tadres和Louis使用他们的PiVR系统在光遗传学实验中向小型，自由移动的动物展示了虚拟现实。光遗传学是一项技术，它使研究人员能够利用光来控制活体动物中神经元的活动，从而使他们能够检查基因标记的神经元活动与特定行为之间的因果关系。

作为概念验证，Tadres和Louis使用PiVR研究了感官导航，以响应多种动物中化学物质和光的梯度。他们展示了果蝇幼虫如何响应真实和虚拟气味梯度而改变其运动。然后，他们证明了成年苍蝇如何适应其运动速度，从而避免了由苦味神经元的光遗传学激活引起的与苦味相关的位置。此外，他们表明，斑马鱼幼虫会响应模仿空间梯度的光线强度变化来改变其转向动作。这组作者说，PiVR是一种低阻隔技术，应该使许多实验室能够表征动物行为并研究神经回路的功能。

作者指出：“神经科学是技术驱动的，比以往任何时候都重要。近年来，我们见证了闭环跟踪和光遗传学在创建虚拟感官现实方面的繁荣发展。在实验室中集成新的跨学科方法可以借助PiVR，我们的目标一直是使虚拟现实范例对所有人(从专业科学家到高中生)都可访问。PiVR应该有助于使尖端技术民主化，以研究行为和大脑功能。”