近期最夯元宇宙股!斑馬魚界也會玩VR?

閱讀時間約 4 分鐘
  大家好,我是菜編,升大四的暑假我在中研院黃國華老師實驗室實習,目前仍維持每週推進一些進度的步調,研究著斑馬魚的大腦,詳細請見底下連結。以斑馬魚為實驗動物,在學界行之有年,根據研究目標發展出的實驗方法也日新月異,今天想跟大家分享我覺得實驗室裡最酷的技術:給斑馬魚用的3D虛擬實境

當今最夯元宇宙,連斑馬魚也配一款?

  畢業於清華大學的黃國華老師,是菜編的大學長,取得哈佛大學博士學位後,接前往瑞士進行博士後研究,去年回到臺灣,在中研院分生所擔任助研究員,目前隸屬於中研院神經科學研究計畫(NPAS)中。
  從很久以前開始,斑馬魚就是黃老師鍾愛的模式動物,實驗室目前方向主要側重於社交行為跟相關的神經機轉,另外還有帶自閉症相關基因的斑馬魚研究。不過,在我心裡,實驗室中最獨步全球、最有趣的裝置是給斑馬魚用的3D虛擬實境設備,當魚的頭部被固定在架子,面對投影在螢幕上的影像,竟能表現出跟自然情況下相似的行為。
斑馬魚用的3D虛擬實境設備

魚界楚門,誰來告訴我什麼是真的?

  這個研究發布於《nature methods》,屬於頂尖期刊《Nature》底下的子期刊,收錄許多新穎,並具有開創性的實驗方法,每個發明都讓人嘖嘖稱奇!新方法的出現總能解決先前未解的謎團,或能更有效率、更加精準的得到成果。
  動物行為研究的難處其一,在於實驗中的不可控性,研究烏賊認知行為將近兩年的我,常常戲稱自己都要「看烏賊的心情吃飯」,因為不只動物的狀態會嚴重影響實驗結果,還有給予刺激時,如播放影片,若動物壓根沒察覺到,那就一點用處都沒有,有些科學家會訓練動物配合實驗進行,然而並非所有物種都能接受訓練,而且受過訓練的個體,可能沒辦法如實表現自然狀態下的行為。
  因此,科學家們無不絞盡腦汁,思考有什麼方法能夠呈現自然狀況,同時也方便控制各種變因,此環境即為一例,經過三種影像測試:靜止背景(Empty tank)、動態變化的背景、播放魚群影片,結果發現自由游動的魚(左圖),在空魚缸中會漫無目的繞圈游動,若有同伴的影像出現,因為具群游習性,牠們會朝向魚群游去,在VR環境下(右圖),牠們也會表現相同的行為。
自由活動跟固定狀態下,同種影片仍有強吸引力
在VR系統中,魚群的影片同樣有很強的吸引力,根本是魚版《楚門的世界》。
*後註:因為頭被固定住了,魚只能朝單一方向前進,所以右圖跟左圖並未完全相同,在空缸中魚游去自身正對和背對方向的機率還是有差。

綠光罩頂!閃閃發亮的斑馬魚大腦

  固定住魚頭,除了能確保實驗操作的可控性外,還有一個重點:能方便且即時的記錄神經活動,下圖右表現在自由游動時,同時比較尾巴擺動強度(Tail movement intensity),和不同區域神經元活動的結果,以ΔF/F數據化神經活動程度。
  左上的一團綠色光點,是由雙光子顯微鏡拍攝輸出,這些實驗魚帶有螢光基因,會表現在神經細胞裡,藉雷射光照射讓它們發亮,發亮表示神經細胞才剛活動,根據影像辨識結果,最後發現幾個區域的表現特別明顯,標記於左下圖中,這些腦區可做為下次執行相關實驗的觀察目標。
行為與神經活動的即時比較
雙光子顯微鏡即時拍攝,行為與神經的關係無所遁形。

一切都剛開始,快來當個大腦革命家!

  因為科技進步,《刀劍神域》、《駭客任務》等影視作品中的想像世界,輪廓愈發清晰,越來越多設備讓我們逐漸分不出虛擬跟現實的差別,近期世界對元宇宙的好奇心升高,包含著臉書執行長祖克伯對此題目的強調與願景,虛擬實境(VR, Virtual reality)技術也包含在此夢想藍圖中。
  雖然這個技術在其他實驗動物曾有應用,但在斑馬魚上倒是頭一遭,相信會帶來許多突破性的發展,在實驗室裡,菜編感覺自己正在參與一場大腦革命,最近中研院的博士班(國際研究生學程,TIGP)還在招生中,對加入開創研究有興趣的學、碩士畢業生們可以聯絡老師,來認識菜編長什麼樣子吧!

資料來源:

  1. Huang, KH., Rupprecht, P., Frank, T. et al. A virtual reality system to analyze neural activity and behavior in adult zebrafish. Nat Methods 17, 343–351 (2020). https://doi.org/10.1038/s41592-020-0759-2
追蹤我個人的粉專→https://www.facebook.com/brainhavemouth
追蹤Sky in the wallhttps://www.facebook.com/skyinthewall

喜歡我的文章按讚追蹤加分享!或是斗內起來!

也能在留言處提出你的看法喔!
2.6K會員
181內容數
寶可夢可能是許多人的兒時回憶,但它不僅是一部卡通,裡面其實蘊含相當多的生物知識,讓我們一起從演化生物學、生態學、發育學、比較解剖學……,一起從頭到腳認識寶可夢,成為寶可夢大師吧!
留言0
查看全部
發表第一個留言支持創作者!
陳政佑的沙龍 的其他內容
大家好,我是菜編,清大自然保育社每年都會去位於新竹尖石鄉的霞喀羅步道尋訪,最多從養老登山口走到白石吊橋,因為沿路解說玩耍所以不一定會走到底,直至今年我已經連續去了四年,每次都有不同的景色,也都會聽不同的人介紹生態,感覺收穫滿滿想跟大家分享。
大家好,我是菜編,最近在專題討論課上聽到一個相當有趣的演講,主題在說「會吃肉的真菌」。食蟲植物諸如捕蠅草、毛氈苔等,對大部分的人來說並不陌生,為了在貧瘠的環境中補充所需養分,這些生物雖然不會動,卻會設下致命陷阱誘捕昆蟲,而包含香菇、金針菇、秀珍菇這些好吃食材的真菌家族,竟也存在這種狠角色?
大家好,我是菜編,兩週前牆編私訊我:「軟絲仔MRI ,要不要來寫一下?」身為一名在臺灣屈指可數頭足類實驗室中的大學生,去年這篇文章剛發表的時候就曾看過,但因為太多新東西,資訊也很多,一時間難以歸納出科普文章,應著牆編詢問,今天就來跟大家介紹「頭足類照MRI」究竟是什麼回事。
白白胖胖的雞母蟲是鍬形蟲、兜蟲等昆蟲幼蟲的通稱,據說是因雞鴨啄土時會不經意翻出,富含蛋白質的蟲體剛好能作為養分補充來源,所以農戶們才將其命名為「雞母蟲」,而不只小朋友喜歡養雄壯威武的獨角仙,連大阪大學的研究者也對牠們的幼蟲感到好奇,尤其是這些土中居民的挖洞方式,或許能給工程師新的挖洞建議!
大家好,我是菜編,今天要分享的跟上次一樣,是屬於影像分析的研究成果,因為sky in the wall希望除了科普外,也希望在文章中介紹各地的研究者跟機構,仔細搜尋後,發現這篇論文不管是學校還是作者都超級有戲!
大家好我是菜編,因為科技的進步,研究方法也不斷推陳出新,強大的電腦分析能力更是扮演了舉足輕重的地位,很多時候在分析前需要給電腦一個基準,這就牽涉到事前數位標準模型的建立,畢竟總不能叫電腦讀紙本吧?
大家好,我是菜編,清大自然保育社每年都會去位於新竹尖石鄉的霞喀羅步道尋訪,最多從養老登山口走到白石吊橋,因為沿路解說玩耍所以不一定會走到底,直至今年我已經連續去了四年,每次都有不同的景色,也都會聽不同的人介紹生態,感覺收穫滿滿想跟大家分享。
大家好,我是菜編,最近在專題討論課上聽到一個相當有趣的演講,主題在說「會吃肉的真菌」。食蟲植物諸如捕蠅草、毛氈苔等,對大部分的人來說並不陌生,為了在貧瘠的環境中補充所需養分,這些生物雖然不會動,卻會設下致命陷阱誘捕昆蟲,而包含香菇、金針菇、秀珍菇這些好吃食材的真菌家族,竟也存在這種狠角色?
大家好,我是菜編,兩週前牆編私訊我:「軟絲仔MRI ,要不要來寫一下?」身為一名在臺灣屈指可數頭足類實驗室中的大學生,去年這篇文章剛發表的時候就曾看過,但因為太多新東西,資訊也很多,一時間難以歸納出科普文章,應著牆編詢問,今天就來跟大家介紹「頭足類照MRI」究竟是什麼回事。
白白胖胖的雞母蟲是鍬形蟲、兜蟲等昆蟲幼蟲的通稱,據說是因雞鴨啄土時會不經意翻出,富含蛋白質的蟲體剛好能作為養分補充來源,所以農戶們才將其命名為「雞母蟲」,而不只小朋友喜歡養雄壯威武的獨角仙,連大阪大學的研究者也對牠們的幼蟲感到好奇,尤其是這些土中居民的挖洞方式,或許能給工程師新的挖洞建議!
大家好,我是菜編,今天要分享的跟上次一樣,是屬於影像分析的研究成果,因為sky in the wall希望除了科普外,也希望在文章中介紹各地的研究者跟機構,仔細搜尋後,發現這篇論文不管是學校還是作者都超級有戲!
大家好我是菜編,因為科技的進步,研究方法也不斷推陳出新,強大的電腦分析能力更是扮演了舉足輕重的地位,很多時候在分析前需要給電腦一個基準,這就牽涉到事前數位標準模型的建立,畢竟總不能叫電腦讀紙本吧?
你可能也想看
Google News 追蹤
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
本文比較國內最強ETF 00631L 與國外○○○、QLD(2倍槓桿),及 TQQQ、SOXL之3倍槓桿ETF,歸納出近5年波段績效,疫情前多頭、疫情崩盤、疫情救市、戰爭通膨升息等八個ETF回測比較項目,並以序位法比序,比較近5年誰的序位總分最低,誰就是最強ETF。
Thumbnail
這篇文章分享了我如何用Spotify和Podcast來克服失眠問題,對於入睡困難、容易被吵醒或有失眠問題的人可能會有所幫助。
Thumbnail
《長相思》,2023年中國大陸古裝神話劇。 老實說,我並不認識張晚意,會打開這部劇來看是因為楊紫和鄧為,檀健次有看過但沒有太大的好感,不過這回他白髮的造型又飾演冷酷無比的九頭妖相柳,一整個吸睛~~
Thumbnail
工業工程部門(Industrial Engineering=IE)的Team building讓我覺得好自在、好被接受,這天的種種因素讓它馬上躍升成近期最美好的週日時光!
示範如何用 python,找出台股星期幾最容易上漲,只要按分享的程式碼就能輕易計算, 另外,也可以把加權指數的收盤資料更換成其他個股的收盤資料, 就能算出該個股星期幾最容易上漲了,有機會再分享。  把漲跌次數換成累計報酬率之後,其實不管是星期幾都沒有明顯容易上漲或下跌, 跟單純只看機率的結果不一樣,
Thumbnail
近來許多人不斷談論「元宇宙」(Metaverse),此為在現實世界外重建或連結虛擬的世界或時空,過去只存在如電影《一級玩家》的概念,如今已是現在進行式,全球已有400家企業以「元宇宙」的概念優化產能。然而,在元宇宙的「國度」裡,是否應有良善的法規或政策相對應?或許值得我們做一個前瞻的省思或超前
Thumbnail
今年秋季我們正式開設「多元課輔」助學項目,藉由每個月的教學輔導,長期的伴領孩子循序漸進地吸收課外知識。這是德內ㄦ第一次到後寮國小服務。初次與一年級的小朋友們見面,孩子們你一言、我一句好奇地討論著。面對此起彼落的提問,老師們也都熱烈的回應。
Thumbnail
在东京奥运会周期内,国乒队员的名字多次登上热搜,国乒的对手伊藤美诚的一举一动也备受关注,伊藤美诚在近期的采访中对孙颖莎赞不绝口,表示最想和许昕搭档混打。 伊藤美诚是日本的乒乓球运动员,在东京奥运会上伊藤美诚和水谷隼搭档混双,对战中国队的许昕和刘诗雯,决赛非常的精彩刺激,在比赛中许昕和刘诗雯配合的非
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
本文比較國內最強ETF 00631L 與國外○○○、QLD(2倍槓桿),及 TQQQ、SOXL之3倍槓桿ETF,歸納出近5年波段績效,疫情前多頭、疫情崩盤、疫情救市、戰爭通膨升息等八個ETF回測比較項目,並以序位法比序,比較近5年誰的序位總分最低,誰就是最強ETF。
Thumbnail
這篇文章分享了我如何用Spotify和Podcast來克服失眠問題,對於入睡困難、容易被吵醒或有失眠問題的人可能會有所幫助。
Thumbnail
《長相思》,2023年中國大陸古裝神話劇。 老實說,我並不認識張晚意,會打開這部劇來看是因為楊紫和鄧為,檀健次有看過但沒有太大的好感,不過這回他白髮的造型又飾演冷酷無比的九頭妖相柳,一整個吸睛~~
Thumbnail
工業工程部門(Industrial Engineering=IE)的Team building讓我覺得好自在、好被接受,這天的種種因素讓它馬上躍升成近期最美好的週日時光!
示範如何用 python,找出台股星期幾最容易上漲,只要按分享的程式碼就能輕易計算, 另外,也可以把加權指數的收盤資料更換成其他個股的收盤資料, 就能算出該個股星期幾最容易上漲了,有機會再分享。  把漲跌次數換成累計報酬率之後,其實不管是星期幾都沒有明顯容易上漲或下跌, 跟單純只看機率的結果不一樣,
Thumbnail
近來許多人不斷談論「元宇宙」(Metaverse),此為在現實世界外重建或連結虛擬的世界或時空,過去只存在如電影《一級玩家》的概念,如今已是現在進行式,全球已有400家企業以「元宇宙」的概念優化產能。然而,在元宇宙的「國度」裡,是否應有良善的法規或政策相對應?或許值得我們做一個前瞻的省思或超前
Thumbnail
今年秋季我們正式開設「多元課輔」助學項目,藉由每個月的教學輔導,長期的伴領孩子循序漸進地吸收課外知識。這是德內ㄦ第一次到後寮國小服務。初次與一年級的小朋友們見面,孩子們你一言、我一句好奇地討論著。面對此起彼落的提問,老師們也都熱烈的回應。
Thumbnail
在东京奥运会周期内,国乒队员的名字多次登上热搜,国乒的对手伊藤美诚的一举一动也备受关注,伊藤美诚在近期的采访中对孙颖莎赞不绝口,表示最想和许昕搭档混打。 伊藤美诚是日本的乒乓球运动员,在东京奥运会上伊藤美诚和水谷隼搭档混双,对战中国队的许昕和刘诗雯,决赛非常的精彩刺激,在比赛中许昕和刘诗雯配合的非