Ilmuwan Membangun Realitas Virtual ‘Holodeck’ untuk Hewan Lab

0
117
A FreemoVR virtual reality arena for flies. Credit: IMP/IMBA Graphics Department, https://strawlab.org/freemovr

Para pemuja serial Sci-fi akhir-akhir yang hebat Star Trek: Generasi Berikutnya akan mengingat holodeck, arena realitas virtual era ruang angkasa yang bisa mereplikasi lingkungan apa pun. Meskipun bisa digunakan sebagai platform pelatihan, perwira Enterprise paling sering menggunakan holodeck sebagai ruang rekreasi, membenamkan diri di alam.

Dalam sebuah konsep yang diilhami, para periset di Eropa telah mengembangkan lingkungan virtual reality untuk hewan yang bergerak bebas yang tampaknya efektif dalam menghasilkan ilusi meyakinkan tentang alam untuk tikus, ikan, dan lalat buah.

Sayangnya untuk hewan, sistem VR tidak dirancang untuk kepentingan rekreasi hewan. Sebagai gantinya, peneliti berharap untuk menggunakan rig VR sebagai setting terkontrol untuk memeriksa persepsi dan perilaku hewan.

Dijuluki FreemoVR, sistem sebenarnya cukup mendasar sejauh lingkungan virtual reality pergi. Penyiapan pada dasarnya adalah ruang silinder di mana lantai dan dinding sampulnya dibuat dari display komputer yang fleksibel. Hewan yang ditempatkan di lingkungan dipantau oleh kamera dan sensor overhead yang melacak gerakan dan perilaku mereka di sekitar ruang 3D.


Para eksperimen mengendalikan posisi terbang [lingkaran merah] dan arah penerbangannya dengan memberikan rangsangan gerak visual yang kuat. Kiri: cuplikan kamera hidup. Kanan: plot posisi penerbangan.
Kredit: https://strawlab.org/freemovr
Manfaat utama sistem FreemoVR adalah, seperti namanya, perangkat ini memungkinkan hewan bergerak bebas di lingkungan sekitar. Dengan menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan secara khusus, para periset dapat menyesuaikan citra visual dengan cepat, seolah-olah, dan elemen proyek berdasarkan perilaku dan pergerakan hewan secara real time.

“Yang paling penting adalah hewan itu benar-benar bergerak dan mendapatkan semua umpan balik mechanosensori yang sesuai,” rekan penulis studi Andrew Straw, dari Universitas Freiburg di Jerman, mengatakan kepada Seeker melalui email. “Ini benar-benar penting untuk studi navigasi dan kognisi spasial, karena jika hewan tidak percaya itu bergerak, akan sulit untuk mempelajari bagaimana hewan tersebut memperbarui ‘peta mental’ saat ia bergerak.”

Studi baru, yang diterbitkan minggu ini di jurnal Nature Methods, merinci serangkaian eksperimen yang menunjukkan bahwa hewan lab menemukan kenyataan kenyataan maya yang cukup meyakinkan. Hewan-hewan tersebut bereaksi terhadap gambar virtual sama seperti benda-benda dan rintangan di dunia nyata. Tim peneliti memilih tiga spesies hewan yang sering dipekerjakan dalam penelitian laboratorium – tikus, lalat buah, dan ikan zebra – untuk membuat teknik ini lebih bermanfaat bagi ilmuwan lain.


Tes O-maze yang meningkat untuk eksperimen keengganan ketinggian VR pada tikus. Peneliti menguji apakah tikus takut ketinggian virtual dan mendapati bahwa mereka merespons sebagian besar waktu mereka di kedalaman dangkal di VR dan kondisi dunia nyata.
Kredit: https://strawlab.org/freemovr

Dalam satu percobaan, tikus ditempatkan di atas panggung yang ditinggikan dengan layar proyeksi yang tergeletak di bawahnya. Layar menciptakan ilusi kedalaman, memberi kesan bahwa salah satu ujung platform lebih tinggi dari yang lain. Tikus bereaksi terhadap perubahan ketinggian ilusi dengan tetap berada di ujung platform yang lebih rendah dan “lebih aman”.

Dalam percobaan lain, sebuah tangki berisi ikan zebra ditempatkan di sistem FreemoVR sementara para periset memproyeksikan segerombolan alien turun dari game arcade Space Invaders lama. Ikan tersebut bereaksi terhadap gerombolan yang masuk seolah-olah itu nyata, dan bahkan terlibat dalam meniru perilaku untuk “bergabung” dengan kawanan.

Arena VR untuk berenang ikan secara bebas.
Kredit: Departemen Grafis IMP / IMBA, https://strawlab.org/freemovr

Menipu ikan dengan video game lama mungkin tampak aneh penggunaan metode ilmiah, namun Straw mengatakan eksperimen tersebut dapat memberi tahu kita banyak tentang bagaimana hewan melihat dunia, yang pada gilirannya dapat memberi tahu kita tentang persepsi manusia – terutama dalam kelompok besar.

“Manusia dan mamalia memiliki arsitektur otak yang sangat lestari dan memiliki banyak kesejajaran dekat dalam sistem yang berkaitan dengan kognisi spasial,” kata Straw. “Itulah alasan mengapa banyak laboratorium menggunakan sistem [hewan] ini untuk model. Dengan cara ini, kita dapat melakukan berbagai hal seperti merekam dari ratusan atau ribuan secara bersamaan, yang tidak mungkin dilakukan dalam eksperimen manusia.”

Kebetulan, hal holodeck bukanlah referensi budaya pop acak. Straw, yang dengan jelas menyatakan bahwa tujuan timnya adalah menciptakan holodek untuk hewan, tumbuh menyaksikan Star Trek.

Star Trek: The Next Generation bermain dalam tayangan ulang yang hampir tak terbatas di mana saya tumbuh,” katanya. “Kapten Jean-Luc Picard pada dasarnya adalah pahlawan saya.”