ハエを叩くことができない？科学者の新しいアイデア：VR をプレイさせよう...

5G時代の到来により、ここ数年で人気が高まった仮想現実（VR）が再び人々の視野に入ってきました。この技術の関連産業はまだ初期段階ですが、その活力はあらゆる分野で現れ始めています。 VRは人間だけでなく動物向けにも開発されています。動物 VR は何に使えるのか、とても興味があるのではないでしょうか。この記事を読めば、動物 VR が動物学研究の強力なツールになり得ることがおわかりいただけるでしょう。

昆虫の飛行能力は、世界の空の大部分を完全に征服しました。昆虫の脳が飛行を制御するメカニズムについては、人類は常に興味を抱いてきたが、数え切れないほど多くの謎が未だに完全に解明されていない。たとえば、昆虫はどのように移動するのでしょうか?彼らの視力はどの程度発達しているのでしょうか?彼らは視覚だけに基づいて食べ物と脅威を区別できるのでしょうか?空気の流れや匂いは昆虫の移動傾向に影響を与えるのでしょうか?

インドの科学者らは、昆虫が羽ばたくだけで自由に泳ぐことができる贅沢なVR「エンターテインメント」システムを研究室で構築した。この仮想世界には、彼らの好物、心地よい香り、そして彼らに力を与える空気の流れがあります。彼らは何時間も止まることなくディスプレイ画面の前を飛び続けることができます。少し不思議に思えますが、本当にそこまで苦労して昆虫VRシステムを構築する必要があるのでしょうか？そこからどのような有意義な情報が得られるのでしょうか?

このシステムを使用するリンゴバエは、食事に関して非常に好き嫌いが激しく、リンゴ（リンゴの木から採れる）という 1 種類の食べ物にしか興味がない種です。リンゴミバエは一生をリンゴの周りで過ごします。果樹園に生息し、リンゴを食べ、飲み、排泄し、交尾し、卵を産みます。異性を除けば、リンゴは彼らにとってこの世で唯一意味を持つ物です。進化の観点から見れば極めて非進歩的なこの種の偏食行動は、ダーウィンを怒らせるのに十分である。しかし、昆虫の行動研究にとっては貴重なモデル動物です。

「ハエが慌てて飛び回る」という表現は、昆虫の飛行ルートや目的地が予測不可能であることを指すことが多い。それを研究するには、十分に単純なモデルが必要です。 VR システムとアップルフライは、十分に簡素化された研究プラットフォームと研究対象を提供し、完璧にマッチしています。

バーチャルリアリティエンターテインメントシステム（写真提供：Visual China）

実験中、リンゴバエは装置の中央に固定されました。ある程度動きが制限されるとはいえ、細い針で刺されるほど残酷なものではない。代わりに、非常に長くて細い針が、人間の肩甲骨の間と同じような位置に、接着剤で胸部外骨格に固定されていました。これを行う理由は非常に単純です。まず、研究対象が昆虫であっても、動物虐待という批判を招く可能性が高いため、研究者はリンゴバエに害を与えない方法で研究を行うよう努めます。第二に、研究対象者の身体に課せられる制約が大きければ大きいほど、被験者に不快感を与える可能性が高くなり、研究条件が理想的な状況からさらに逸脱することになります。

このシステムの構築には5年かかりました。もし人間が開発した VR ゲームをベースにしていたら、このゲーム会社はとっくに倒産していたでしょう。これほど多くの努力が払われている理由は、昆虫 VR が人間の VR とは異なる多くの特徴を持っているため、研究者は十分な研究と改良を行う必要があるからです。

ついに、人間と昆虫の共同の努力により、この昆虫VR実験システムが正式に開始されました。ディスプレイ画面には、青い空、白い雲、緑の草、リンゴの木など、自然の果樹園にあるすべての要素が表示されます。リンゴミバエはそれを見ると、飛びたくて仕方がないのです。彼らが羽ばたき始めると、画像もそれに応じて更新され、特定の角度内でのリンゴミバエの旋回にも対応できます。ディスプレイモジュールに加え、気流や臭気を当てる多方向ダクトも装備されています。

昆虫VRシステムはどのような成果をもたらしたのでしょうか？研究者たちは、スクリーン上にリンゴの木が全くない場合、ミバエは特に飛ぶ傾向がないことを発見した。しかし、リンゴの木が現れると、彼らはすぐにそこへ向かい、そこに着陸しようとします。これは、リンゴショウジョウバエが VR システムに現れる 3 次元のエンティティを認識できることを示唆しています。注目すべきは、この VR システムを通じて、ネッタイシマカ、ツル蚊、オナガザルが特定の存在を背景から区別できることです。

背景画像を変更しないなど、視覚的な手がかりがまったくない場合、リンゴミバエはどのような手がかりを使って移動するのでしょうか?答えは空気の流れと匂いです。有効な視覚情報や嗅覚情報がない場合、リンゴミバエは触角と体中に分布する毛を使って気流の方向を感知し、それによって適切な飛行経路を選択して気流に沿って飛行し、エネルギー損失を減らします。匂いの信号があると、リンゴバエはすぐに匂いの方向に移動します。この実験は、昆虫が視覚を失っても他の手段で移動できることを確認した初めての実験である。

昆虫の飛行および航行行動を研究することは、実生活において大きな実用的意義があり、関連する結果は害虫駆除、作物の受粉、昆虫媒介性疾患の予防に役立つ可能性があります。おそらく将来、ハエが自ら命を犠牲にするハエたたきが発明され、ハエたたきが息を止めて集中力を要する難しい作業ではなくなるでしょう。

バーチャルリアリティとは

仮想現実（略して VR）は、仮想環境とも呼ばれ、コンピューターシミュレーションによって作成された 3 次元の仮想世界です。ユーザーの視覚やその他の感覚をシミュレートすることで、3次元空間内のオブジェクトを瞬時に制限なく観察でき、ユーザーに没入感を与えます。ユーザーが移動すると、コンピューターは即座に複雑な計算を実行し、世界の正確な 3 次元画像を送信して、臨場感を作り出すことができます。このテクノロジーは、コンピュータ グラフィックス、コンピュータ シミュレーション、人工知能、センシング、ディスプレイ、ネットワーク並列処理の最新の開発成果を統合します。これは、コンピュータ技術の支援により生成されたハイテクシミュレーション システムです。