Le système de réalité virtuelle Raspberry Pi (PiVR) est un outil polyvalent permettant de présenter des environnements de réalité virtuelle à de petits animaux se déplaçant librement (comme les mouches et les larves de poisson), selon une étude publiée aujourd’hui (14 juillet 2020) dans la revue en libre accès PLOS Biology par David Tadres et Matthieu Louis de l’université de Californie, Santa Barbara. L’utilisation de la PiVR, associée à des techniques comme l’optogénétique, facilitera la cartographie et la caractérisation des circuits neuronaux impliqués dans le comportement.
Crédit : David Tadres.
Le PiVR se compose d’une arène comportementale, d’une caméra, d’un micro-ordinateur Raspberry Pi, d’un contrôleur de LED et d’un écran tactile. Ce système peut mettre en œuvre une boucle de rétroaction entre le suivi comportemental en temps réel et la délivrance d’un stimulus. Le PiVR est un système polyvalent et personnalisable qui coûte moins de 500 euros, dont la construction prend moins de six heures (en utilisant une imprimante 3D) et qui a été conçu pour être accessible à un large éventail de chercheurs en neurosciences.
Dans la nouvelle étude, Tadres et Louis ont utilisé leur système PiVR pour présenter des réalités virtuelles à de petits animaux se déplaçant librement lors d’expériences optogénétiques. L’optogénétique est une technique qui permet aux chercheurs d’utiliser la lumière pour contrôler l’activité des neurones chez les animaux vivants, ce qui leur permet d’examiner les relations de cause à effet entre l’activité des neurones marqués génétiquement et des comportements spécifiques.
Comme preuve de concept, Tadres et Louis ont utilisé PiVR pour étudier la navigation sensorielle en réponse à des gradients de produits chimiques et de lumière chez une série d’animaux. Ils ont montré comment les larves de mouches des fruits modifient leurs mouvements en réponse à des gradients d’odeurs réels et virtuels. Ils ont ensuite démontré comment les mouches adultes adaptent leur vitesse de déplacement pour éviter les endroits associés aux goûts amers évoqués par l’activation optogénétique de leurs neurones de détection de l’amertume. En outre, ils ont montré que les larves de poisson-zèbre modifient leurs manœuvres de virage en réponse aux changements d’intensité de la lumière imitant les gradients spatiaux. Selon les auteurs, le PiVR représente une technologie à faible barrière qui devrait permettre à de nombreux laboratoires de caractériser le comportement des animaux et d’étudier les fonctions des circuits neuronaux.
« Plus que jamais, » notent les auteurs, « les neurosciences sont axées sur la technologie. Ces dernières années, nous avons assisté à un boom dans l’utilisation du suivi en boucle fermée et de l’optogénétique pour créer des réalités sensorielles virtuelles. L’intégration d’une nouvelle méthodologie interdisciplinaire dans un laboratoire peut être intimidante. Avec PiVR, notre objectif a été de rendre les paradigmes de la réalité virtuelle accessibles à tous, des scientifiques professionnels aux lycéens. PiVR devrait aider à démocratiser la technologie de pointe pour étudier le comportement et les fonctions cérébrales ».
Référence : « PiVR : une plate-forme en boucle fermée abordable et polyvalente pour étudier le comportement sensorimoteur sans contrainte » par Tadres D, Louis M, 14 juillet 2020, PLoS Biology.
DOI : 10.1371/journal.pbio.3000712
Ce travail a été financé par le National Institute for Health (RO1-NS113048-01) et par l’Université de Californie, Santa Barbara (fonds de démarrage). Ce travail a également été soutenu par la National Science Foundation dans le cadre des subventions n° NSF PHY-1748958, IOS-1523125, R25GM067110 et 2919.01 de la Gordon and Betty Moore Foundation. Les bailleurs de fonds n’ont joué aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte et l’analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.
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