Virtueller Realität betrifft des Gehirns "GPS-Cells"

Virtual Reality ist eine wachsende Technologie in alles von Videospielen, Reha-Kliniken auf dem Schlachtfeld eingesetzt. Aber eine neue Studie an Ratten zeigt, dass die virtuelle Welt das Gehirn anders als realen Umgebungen, betrifft die anbieten könnte Hinweise wie die Technologie zur Wiederherstellung Navigation Fähigkeit und Speicher beim Menschen eingesetzt werden könnte.

Forscher aufgezeichnet Ratten Aktivität des Gehirns während der Nagetiere auf winzigen Laufbänder in einer virtual-Reality-Installation lief. In der virtuellen Welt bildeten die Tiere Gehirne keine mentale Landkarte ihrer Umgebung wie diejenigen, die sie im realen Einstellungen bilden die Studie zeigte.

"Wir virtuellen Realität mehr und mehr jeden Tag, ob zur Unterhaltung, militärische Zwecke oder Diagnose von Arbeitsspeicher und Lernstörungen," sagte Mayank Mehta, Neurowissenschaftler an der University of California, Los Angeles. "Verwenden wir es ständig, und müssen wir wissen, wie das Gehirn auf virtuelle Realität reagiert?" [Siehe Video von Ratten in der virtuellen Realität]

Gehirn des GPS

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Gehirn Zellen wirken wie ein Positioniersystem, durch die Schaffung einer mentalen Karte der Umgebung von visuellen Input sowie Klänge, Gerüche und andere Informationen. Die Entdeckung dieser "GPS-Zellen" wurde die 2014 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet.

Schafft virtueller Realität eine künstliche Umgebung, aber schaltet es eine mentale Karte genauso wie die reale Welt? Um dies herauszufinden, setzen Mehta und seine Kollegen Ratten auf Laufbändern in einem 2D virtual-Reality-Setup.

"Wir setzen einen winzigen Tuxedo oder Gurt um das Nagetier Brust", Mehta sagte – die Ratten sind "wie ein Baby gewickelt, und eine riesigen IMAX-Art von Bildschirm geht überall um sie herum."

Während die Ratten im virtuellen Raum erforscht wurden, verwendeten die Forscher winzige Drähte (50-Mal dünner als ein menschliches Haar), die Reaktion von Hunderten von Neuronen im Gehirn der Tiere zu messen.

Sie nahmen auf Signale von einer Hirnregion namens Hippocampus, bekannt, lernen und Gedächtnis, einbezogen, während die Tiere im virtuellen Raum erkundet. Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall und Schizophrenie verursachen Schäden an der Hippocampus, die behindert die Fähigkeit der Menschen in der Welt zurechtzufinden.

Die Forscher verglichen die Gehirnaktivität im virtuellen Raum, gemessen, während die Tiere eine echte, identisch aussehende Zimmer erkundet. Wenn die Ratten die realen Raum erkunden waren, feuerte ihre GPS-Neuronen in einem Muster, die eine mentale Landkarte der Umgebung hergestellt. Aber für die Forscher überrascht, wenn die Nager im virtuellen Raum erkunden waren die gleichen Neuronen ausgelöst scheinbar nach dem Zufallsprinzip – das heißt, keine mentale Karte wurde gebildet, Mehta sagte.

Die Forscher überprüft, um festzustellen, ob etwas mit den Ratten oder die Messungen falsch war, aber nichts gefunden, sagte Mehta.

Mentale Schrittzähler

Doch als die Forscher einen genaueren Blick auf die Aktivität des Gehirns der Ratten in der virtuellen Realität nahmen, fanden sie, dass die Signale nicht ganz zufällig. Stattdessen wurden die Gehirnzellen Überblick, wie viele Schritte, die die Tiere nahm tatsächlich halten — wie einen Schrittzähler, Mehta sagte.

"Wir denken, dass das Gehirn selbst verhält sich wie ein Schrittzähler," aber verwandelt sich in eine Karte des Raumes mithilfe anderer Hinweise, wie Gerüche, Geräusche, Speicher, sagte er.

Mehta hat eine Ahnung, die die Art und Weise, die das Gehirn eine Karte des Raumes macht, dasselbe wie die Art und Weise ist es etwas erinnert sich. Zum Beispiel, wenn jemand Ihnen sagt, eine zufällige Folge von Zahlen zu merken, wäre es sehr schwierig. Aber wäre es Teil eines Liedes, Bedenken Sie es leichter.

"Unser Gehirn ist sehr gut auf etwas abholen, wenn sie von verschiedenen [Sinne] kommt", sagte Mehta. Also wenn das Gehirn eine Karte des Raumes zusätzlich visuelle Informationen über die Szene macht es Konto Gerüche, Geräusche und andere Aspekte der Umwelt berücksichtigt, sagte er.

Die aktuelle Studie war nur bei Ratten, aber Mehta denkt, dass menschliche Gehirne virtuelle Realität wahrscheinlich ähnlich reagieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass Menschen mit Hippocampus Schaden in der virtuellen Realität, die Konfigurationen bilden nicht mental-Maps zu löschen. Vor wusste nicht Wissenschaftler, ob die Karte schlecht, wegen der TeilnehmerInnen Hirnschäden oder der virtuellen Umgebung war, aber die aktuellen Erkenntnisse die letztere unterstützen, Mehta sagte.

Detaillierte Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience 24. Nov. veröffentlicht.

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