不仅仅是游戏:研究人员设计以真实微生物为特色的电子游戏

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


电子游戏会改变行为吗? 这个问题可能会成为多年争论的主题,但研究人员现在已经证明答案是肯定的——至少对于微生物行为而言是这样。

由斯坦福大学生物工程学教授 Ingmar Riedel-Kruse 领导的一个研究小组开发了几款真实的电子游戏,这些游戏灵感来源于吃豆人、PONG 和其他经典游戏,并以活体生物为主角。“基本想法,”Riedel-Kruse 解释说,“是创造玩家能够在游戏过程中与活体物质互动的游戏。”

Riedel-Kruse 很快指出,依赖于真实生物学的游戏远非新鲜事物(例如,考虑马球,他指出马球可以被认为是“古代生物技术”)。 他的游戏也不是第一个使用真实生物过程的游戏。 但肯定没有人设计出像 PAC-mecium 这样独特的游戏,这是一款受吃豆人启发的游戏,以单细胞草履虫为特色,其运动可由人类玩家控制。


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科学家在阅读电子游戏的历史时产生了这一想法,大约在五十年前,电子技术和计算能力的快速发展推动了电子游戏的发展。“生物技术目前也正在经历类似的革命或激动人心的阶段,所以我认为既然当时的另一种技术使游戏成为可能,为什么这种新技术就不能也使游戏成为可能呢?” 该项目在本月发表在期刊 Lab on a Chip 上。

PAC-mecium(PAC-草履虫)

PAC-mecium 利用了一种称为电流趋性的感觉现象,这种现象导致草履虫通过朝向阴极方向移动来响应外部电场。 原生动物在装有两侧电极的流体室中移动,人类玩家可以使用手持控制器施加电场,以引导一群单细胞生物朝期望的方向移动。 网络摄像头捕捉草履虫的运动,然后在电脑屏幕上实时显示。

Riedel-Kruse 的团队更进一步,在实时视频上叠加了类似游戏的图形。 在 PAC-豆的位置是虚拟酵母,目标不是躲避鬼魂,而是引导草履虫避开虚拟斑马鱼幼虫。

Ciliaball(纤毛球)

在“Ciliaball”中,目标是让草履虫用虚拟足球得分。 Riedel-Kruse 的小组在这个游戏中使用了与 PAC-mecium 相同的基本设置。

Microbash(微击球)

在“Microbash”中,灵感来自经典游戏“Breakout(打砖块)”,人类玩家试图引导草履虫朝向在屏幕上弹跳的虚拟球。 如果草履虫与球接触,球将沿接触的相反方向弹跳。 目标是将球击入屏幕顶部的砖块组。 砖块可以一次敲掉一个,砖块后面是草履虫的详细插图,一旦所有砖块都被敲掉,插图就会完全显示出来。

POND PONG(池塘乒乓)

除了电场的变化外,草履虫还会对化学刺激做出反应——这种现象称为化学趋性——Riedel-Kruse 利用这种现象创建了另一个游戏平台。 在这种设置中,人类玩家可以控制从微小针头释放化学物质,为类似弹球的游戏甚至受“PONG(乒乓)”启发的双人比赛奠定基础。

除了以草履虫为中心的游戏外,该小组还开发了一款以聚合酶链式反应 (PCR) 为特色的博彩游戏以及一款使用酵母的“嗅觉策略游戏”。 虽然创造愉快的体验是目标的一部分,但 Riedel-Kruse 表示,他更大的抱负是找到使游戏有用的方法,可能是在科学教育的背景下,甚至作为众包研究项目的工具。“我们目前正在开发更强大的游戏,我们希望进入学校,或者在互联网上提供这些游戏,”他说。 鉴于现代生物技术的能力,“我认为现在是我们做这类事情的成熟时机了。”

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