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Phenosys VR 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

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更新時間：2025-09-21 13:00:10瀏覽次數(shù)：45次

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北京普萊克松科技有限公司

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產(chǎn)品簡介

味覺，視覺，嗅覺，聽覺，觸覺是動物所能接受的所有外部刺激，大腦就是依靠這五種感官的輸入來認知、學(xué)習(xí)與記憶整個外部世界的。虛擬現(xiàn)實是人為創(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)生的各種感官刺激可使身處次環(huán)境的動物與虛擬環(huán)境進行互動，從而進行行為學(xué)方面的研究。Jet ball是一種新型的的虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)，用于大小鼠的行為學(xué)實驗的研究。它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。虛擬現(xiàn)實提供了一個可控的試驗環(huán)境，可用于導(dǎo)航，認知，學(xué)習(xí)和記憶的研究。

詳細介紹

電生理，成像等技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于研究腦功能的實驗中，但是由于技術(shù)要求的局限性，在體的研究中主要是通過麻醉的動物上實現(xiàn)的，而如何對自由活動的動物進行研究成為目前的科研難點。Jet ball系統(tǒng)采用頭顱固定的方式，因此可結(jié)合電生理，光遺傳或成像技術(shù)，對動物在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境中進行簡單或復(fù)雜的行為學(xué)實驗。

組成部分

硬件：
•TFT環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)：

1. 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度的科學(xué)精算角度（無盲點）圍成八角形，同時，顯示器的高分辨率（1280（x3）x 1024pixels），對比度（2000：1）以及反饋時間（20ms），這些都使得實驗動物在虛擬世界中處于真實的環(huán)境。

2. TFT顯示器設(shè)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

3. 可以在虛擬現(xiàn)實場景中設(shè)定規(guī)定時間中的標記對實驗動物進行實驗刺激

4. 環(huán)繞監(jiān)視系統(tǒng)上方有足夠的空間搭建其他設(shè)備，如顯微鏡等。

•氣流懸浮球系統(tǒng):
氣流懸浮球系統(tǒng)包括一個鋁制球架，球架底部備有壓縮氣體供氣裝置，通過供氣使得聚苯乙烯球懸浮。

可選擇兩種規(guī)格：

球體直徑20cm用于小鼠研究；

球體直徑30cm用于幼年大鼠研究；

可定制：球體直徑50cm用于成年大鼠

•可伸縮裝置:
可伸縮裝置用于控制獎勵懲罰機制。

•X/Y運動感應(yīng)裝置:
X/Y運動感應(yīng)裝置探測用于懸浮球的二維坐標，并協(xié)調(diào)懸浮球與虛擬世界的真實性。

•觸覺刺激系統(tǒng):
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。

觸覺刺激裝置左右各一個，位置可調(diào)節(jié)。

•聽覺刺激系統(tǒng):
聽覺刺激系統(tǒng)包括4個環(huán)形圓頂高頻揚聲器組成的3D立體聲系統(tǒng)，放大器，音頻接口及軟件。

•味覺刺激系統(tǒng):
味覺刺激系統(tǒng)由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(shè)定。

•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.

•頭部固定裝置:
頭部固定裝置用于固定在懸浮球上運動的實驗動物，固定器重量僅為2g，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(diào)節(jié)角度和位置。固定器的孔可定制。

•懲罰機制系統(tǒng):
可伸縮裝置通過控制迎面的air puff 可作為實驗動物的一個懲罰機制。

•獎勵機制系統(tǒng):
可伸縮裝置通過控液體舔舐傳感裝置可以在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對實驗動物進行獎勵機制。

•挫折感機制系統(tǒng):
可人為的通過剎車裝置讓運動中的實驗動物無法繼續(xù)行走，產(chǎn)生挫折感。

軟件組成:
•PhenoSoft Control：通過圖形界面控制所有硬件組件系統(tǒng) （Fig.9）

•PhenoSoft VR：構(gòu)建各種實驗所需的場景迷宮，包括大小，地標，顏色以及紋理（Fig.10）

•PhenoSoft Schedule：流程圖和狀態(tài)圖編寫實驗計劃

虛擬實境與電生理膜片鉗記錄
頭顱固定與虛擬實境相搭配：科研界次能在自由活動的動物大腦中穩(wěn)定地采集到電信號！

特點說明：

膜片鉗記錄需要超高穩(wěn)定性的系統(tǒng)支持，活體膜片鉗記錄目前為止都是在麻醉動物身上進行，動物麻醉后無法模擬真實環(huán)境下對外界刺激的反應(yīng)。因此好的實驗系統(tǒng)是在活動動物身上做記錄。既要能讓動物自由活動完成任務(wù)，又要維持穩(wěn)定性記錄大腦電生理信號，可通過虛擬實境系統(tǒng)能完成這項任務(wù)。虛擬實境系統(tǒng)采用頭顱固定方式，搭配視覺、嗅覺、聽覺、味覺、與觸覺等所有與真實環(huán)境相似的外界刺激，讓動物在三維空間中自由運動。同時搭配無限可能的迷宮設(shè)計，在狹小的實驗室空間內(nèi)模擬了各種可能的迷宮，大大增加了空間自由度。

虛擬實境與雙光子、共聚焦熒光顯微鏡記錄
頭顱固定與虛擬實境相搭配：科研界能在自由活動的動物大腦中，穩(wěn)定地采集到細胞影像！

特點說明：

與活體膜片鉗記錄相同，活體雙光子記錄目前為止都是在麻醉動物身上進行，動物麻醉后無法模擬真實環(huán)境下對外界刺激的反應(yīng)。因此好的實驗系統(tǒng)是在活動動物身上做記錄。既要能讓動物自由活動完成任務(wù)，又要維持穩(wěn)定性記錄大腦皮層的細胞形態(tài)，可通過虛擬實境系統(tǒng)能完成這項任務(wù)。虛擬實境系統(tǒng)采用頭顱固定方式，搭配視覺、嗅覺、聽覺、味覺、與觸覺等所有與真實環(huán)境相似的外界刺激，讓動物在三維空間中自由運動。同時搭配無限可能的迷宮設(shè)計，在狹小的實驗室空間內(nèi)模擬了各種可能的迷宮，大大增加了空間自由度。

優(yōu)點：

軟件可重構(gòu)虛擬的大多數(shù)經(jīng)典實驗迷宮場景，如T-maze, Y-maze, Plus-maze等，從而取代傳統(tǒng)的實景，有效的節(jié)約了實驗空間和金錢。
可設(shè)定在特定時間出現(xiàn)或消失不同大小形狀的標記
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。
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。
外部接口可同步導(dǎo)出大腦刺激產(chǎn)生的時間標識，位置以及速度等數(shù)據(jù)。
實驗動物頭部可固定，從而結(jié)合其他試驗方法，如電生理，顯微鏡成像等技術(shù)手段進行行為學(xué)研究。

應(yīng)用：

用于觀察實驗動物在虛擬現(xiàn)實中的復(fù)雜行為
條件反射可操作性
學(xué)習(xí)記憶過程的研究

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