IF36.1｜MouseGoggles：小鼠头戴式沉浸虚拟现实系统

开源迷你VR头显让小鼠体验沉浸式虚拟世界，同步追踪眼动与瞳孔。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

在神经科学中，头部固定的小动物虚拟现实（VR）系统已成为研究复杂行为与神经活动的有力工具。这类系统通常将动物置于球形跑步机上，通过呈现视觉场景模拟运动，同时进行神经记录。然而，现有系统在微型化、沉浸感和高级功能（如眼动追踪）方面落后于商用人类VR设备。传统系统多采用投影仪或屏幕，视野有限，难以提供真正的双眼立体视觉，且缺乏对动物视觉注意状态的监测。这些问题限制了VR在神经科学研究中的广泛应用，尤其是在需要精确控制视觉刺激和评估动物感知状态的行为实验中。

科学问题

卡在哪里： 现有小鼠VR系统视野狭窄、沉浸感不足，且缺乏眼动追踪功能，难以在呈现复杂视觉场景的同时监测动物的视觉注意和觉醒状态。此外，系统体积庞大、成本高昂，限制了其在常规实验室中的普及。

本文要回答： 开发一种微型化、沉浸式、具备眼动追踪功能的小鼠VR头显，并验证其在视觉皮层和海马神经记录、联想学习及本能恐惧行为中的有效性。

技术路线

作者主要用了：微型VR头显、双眼独立视觉刺激、眼动追踪、瞳孔测量、在体电生理记录。

作者设计并制作了MouseGoggles，一种可直接佩戴在小鼠头部的微型VR头显。该头显采用两块独立的小型OLED显示屏，分别向双眼呈现图像，提供宽视野（约180°）和立体视觉。头显内集成红外摄像头和照明，用于实时眼动追踪和瞳孔测量。为验证系统性能，作者首先在初级视觉皮层（V1）进行电生理记录，确认视觉刺激能可靠诱发神经反应。随后，在海马CA1区记录位置细胞活动，观察小鼠在虚拟环境中探索时的空间表征。最后，通过虚拟 looming 刺激诱发本能恐惧反应，以及操作性条件反射实验，评估小鼠在VR中的行为沉浸感。

核心亮点

亮点 1｜宽视野立体视觉刺激

MouseGoggles采用两块独立OLED显示屏，为每只眼睛提供约180°的水平视野，实现双眼立体视觉。在视觉皮层记录中，呈现光栅刺激能诱发清晰、可重复的神经反应，且反应特性与刺激参数（如方向、空间频率）相关，表明图像呈现质量可靠。与传统的投影式VR系统相比，该头显提供了更宽的视野和更自然的视觉体验，有助于增强沉浸感。

亮点 2｜海马位置细胞在VR中激活

在小鼠佩戴头显并在虚拟线性轨道上跑步时，海马CA1区记录到典型的位置细胞活动。这些细胞在虚拟空间中的特定位置放电，形成空间调谐的发放模式。这表明小鼠能够将视觉运动信息整合到空间认知中，在虚拟环境中构建空间表征，验证了VR系统的行为相关性。

亮点 3｜虚拟 looming 刺激诱发本能恐惧

通过头显呈现快速扩大的暗斑（looming 刺激），小鼠表现出典型的防御行为，如冻结和逃跑反应。该反应在多次试验中稳定出现，且与刺激参数相关。这证明MouseGoggles能够有效传递具有生态效度的威胁性视觉刺激，并诱发本能恐惧行为，为研究恐惧神经环路提供了可控的实验平台。

亮点 4｜眼动追踪与瞳孔测量

头显内置的红外摄像头和照明系统能够实时追踪小鼠的眼球运动和瞳孔大小变化。在视觉刺激呈现过程中，可观察到瞳孔的快速收缩和扩张，以及眼动事件。这为研究视觉注意、觉醒状态和神经调节提供了同步的行为学指标，是传统VR系统难以实现的。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： 微型VR头显、双眼独立视觉刺激、眼动追踪、瞳孔测量、在体电生理记录
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 公开仓库 http://github.com/kwikteam/phy、https://github.com/Lauszus/ADNS3080、https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library；本地已克隆：ADNS3080、phy、KiloSort、fbcp-ili9341、neuro_py、phy-plugins、Adafruit-GFX-Library、nelpy、cuzick、ArduinoXInput
• 谁该点开原文： 从事小鼠行为神经科学、在体电生理或虚拟现实实验的研究人员。

带走一句

开源、紧凑的VR头显设计降低了沉浸式行为实验的门槛，眼动追踪的整合为关联感知与神经活动提供了新维度。