An integrated virtual reality platform for naturalistic neuroimaging with magnetoencephalography
Diese Arbeit präsentiert und validiert ein neuartiges, interferenzarmes Virtual-Reality-Headset, das für die Durchführung von Ganzhirn-Magnetoenzephalographie-Aufzeichnungen (MEG) mittels tragbarer optisch gepumpter Magnetometer während immersiver, naturalistischer Verhaltensweisen konzipiert wurde.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, den winzigen, flüsternden Gesprächen zuzuhören, die im Inneren eines Gehirns stattfinden, während eine Person rennt, springt oder eine neue Welt erkundet. Lange Zeit mussten Wissenschaftler ihre Probanden vollkommen ruhig halten, wie Statuen, weil die Maschinen, die zuhörten (genannt MEG-Scanner), so empfindlich waren, dass selbst eine leichte Bewegung oder ein winziges Stück Metall die Signale des Gehirns übertönen würde.
Kürzlich haben Wissenschaftler eine neue Art von „Hörgerät“ unter Verwendung von tragbaren Sensoren (genannt OPMs) erfunden, die die Gehirnaktivität mit unglaublicher Geschwindigkeit und Präzision verfolgen können, selbst während eine Person sich bewegt. Dies ist vergleichbar mit einem Upgrade von einem stationären Mikrofon zu einem winzigen, unsichtbaren In-Ear-Kopfhörer, der Gedanken in Echtzeit hören kann.
Es gab jedoch ein großes Problem: Um zu untersuchen, wie das Gehirn mit realen Situationen umgeht, wollten Wissenschaftler Menschen in Virtual-Reality-Headsets (VR) setzen. Aber Standard-VR-Headsets sind voller Metallteile und Elektronik, die wie ein riesiger Magnet wirken und so viel „Rauschen“ erzeugen, dass die empfindlichen Gehirn-Sensoren nichts mehr hören konnten. Es war, als versuchte man, ein Flüstern zu hören, während in einem Raum direkt neben einem eine laute Baustelle mit Bohrhammer arbeitet.
Die Lösung: Ein maßgeschneidertes „stilles“ Headset
Das Team in dieser Arbeit hat ein brandneues VR-Headset von Grund auf neu gebaut, das speziell darauf ausgelegt ist, für die Gehirn-Sensoren „leise“ zu sein. Stellen Sie sich vor, man baut ein Raumschiff aus Kunststoff und speziellen nicht-magnetischen Materialien anstatt aus Stahl. Sie haben die üblichen magnetischen Teile entfernt und sie durch Materialien ersetzt, die die Signale des Gehirns nicht stören.
Das Ergebnis ist ein Headset, das genauso klar und leicht ist wie die Modelle, die man im Laden kaufen kann, aber 100-mal weniger magnetische Interferenzen erzeugt. Es ist, als würde man einen lärmenden, ratternden Motor gegen einen lautlosen Elektromotor austauschen.
Was sie herausgefunden haben
Um zu beweisen, dass dieses neue System funktioniert, haben sie nicht nur in den leeren Raum geschaut; sie haben es mit echten Menschen bei echten Aufgaben getestet. Sie ließen die Teilnehmer das Headset aufsetzen und in einer virtuellen Welt Spiele spielen und Rätsel lösen.
Die Ergebnisse waren beeindruckend:
- Klare Signale: Die Sensoren konnten die „Flüstern“ des Gehirns (neuronale Aktivität) deutlich hören, selbst während die Person sich bewegte und umherblickte.
- Ganzhirn-Abdeckung: Sie hörten nicht nur die Aktivität im hinteren Teil des Gehirns (wo wir Bilder sehen); sie konnten Signale aus dem vorderen Bereich (wo wir Entscheidungen treffen), von den Seiten (wo wir uns bewegen) und sogar aus der Tiefe des Gehirns (dem Hippocampus, der uns beim Gedächtnis hilft) erfassen.
- Echtwelt-Gefühl: Da das Headset mit den Sensoren harmoniert, können Wissenschaftler das Gehirn endlich so untersuchen, als würde die Person tatsächlich durch einen Wald oder eine Stadt wandern, anstatt regungslos in einem Labor zu sitzen.
Zusammenfassend
Diese Arbeit stellt ein maßgeschneidertes VR-Headset vor, das gut mit supersensiblen Gehirn-Scannern harmoniert. Durch das Entfernen des magnetischen „Rauschens“, das normalerweise durch VR-Ausrüstung verursacht wird, haben sie ein Werkzeug geschaffen, das es Wissenschaftlern ermöglicht, das gesamte Gehirn bei der Arbeit zu beobachten, während eine Person eine virtuelle Welt erkundet. Dies öffnet die Tür zur Untersuchung dessen, wie unser Gehirn komplexe, reale Abenteuer bewältigt.
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