Группа исследователей обучила крыс взаимодействовать с виртуальной средой классического шутера DOOM. Животные по кличке Кармак и Ромеро, названные в честь создателей оригинальной игры, теперь могут не только перемещаться по цифровому миру, но и приводить в действие оружие. Этот результат стал возможен после модернизации специально сконструированной виртуальной реальности для грызунов.
Экспериментальная установка, которую ученые разработали с нуля, представляет собой систему виртуальной реальности, адаптированную для крыс. Животное помещают на шар, который свободно вращается во всех направлениях. Когда крыса перемещается по поверхности этого шара, датчики фиксируют направление и скорость движения и транслируют эти данные в игру DOOM в реальном времени. Таким образом, физическая активность грызуна напрямую преобразуется в перемещение его аватара внутри виртуального пространства игры.
Изначальная версия этой системы обладала минимальным набором сенсоров и не использовала панорамный экран. В обновленном варианте установки исследователи применили усовершенствованные датчики для более точного отслеживания движений. Также систему оснастили складным AMOLED-экраном, который обеспечивает угол обзора 180 градусов по горизонтали и 80 градусов по вертикали. Разрешение этого дисплея составляет Full HD.
Важнейшим нововведением эксперимента стала механика стрельбы. Рядом с животным разместили специально сконструированный рычаг ручного управления. Когда крыса нажимает на этот рычаг одной из передних лап, в игре DOOM происходит выстрел из оружия. Для закрепления навыков исследователи используют систему положительного подкрепления. Успешные действия внутри виртуальной среды, такие как поражение цели или продвижение по уровню, активируют точный дозатор. Этот механизм выдает животному порцию жидкой награды в виде подслащенной воды.
Процесс обучения и адаптации каждой крысы к виртуальной среде занял две недели. По завершении этого периода животные продемонстрировали способность осознанно ориентироваться в цифровом пространстве и использовать рычаг для выполнения игровых действий. Результаты эксперимента позволяют исследователям сделать вывод о том, что крысы в состоянии освоить базовые принципы взаимодействия со сложной виртуальной средой, которая требует координации движений и выполнения целенаправленных действий.
Подобные эксперименты находятся на стыке нейробиологии, поведенческой психологии и компьютерных технологий. Их основная научная цель часто заключается в изучении механизмов навигации, принятия решений и нейропластичности мозга у млекопитающих. Проект с DOOM является эволюцией более ранних опытов, где крыс обучали ориентироваться в простых виртуальных лабиринтах для получения пищи. Использование сложной и динамичной игровой среды, такой как DOOM, где присутствуют визуальные стимулы и необходимость совершать действия в ответ на угрозы, представляет собой шаг вперед в сложности моделируемых когнитивных задач.
Техническая реализация таких проектов всегда сопряжена с рядом вызовов. Ключевым вопросом является обеспечение животному достаточного уровня погружения, чтобы его мозг воспринимал виртуальный мир как реальный. Для этого важны не только широкий угол обзора и качественное изображение, но и согласованность движений тела с визуальной обратной связью. Даже небольшие задержки или неточности в трекинге могут разрушить иллюзию и затруднить обучение. Кроме того, система положительного подкрепления должна работать с высокой точностью и минимальной задержкой, чтобы животное могло четко связать свое действие в игре с получением награды.
Использование видеоигр, особенно таких культовых, как DOOM, в научных исследованиях привлекает дополнительное внимание общественности к работе нейробиологов. Однако за этой яркой оболочкой стоят фундаментальные вопросы. Ученые исследуют, как мозг создает карту окружающего пространства, как происходит обучение сложным моторным навыкам и как разные системы восприятия интегрируются в единый опыт. Полученные данные могут найти применение не только в фундаментальной науке, но и в смежных областях, например, при разработке более совершенных интерфейсов «мозг-компьютер» или реабилитационных систем для людей с нарушениями двигательных функций.
