美国南佛罗里达科学中心和水族馆:在交互体验中探秘脑科学
  • 来源:科普时报
  • 作者:莫小丹
  • 2022-01-12 15:41

图1:南佛罗里达科学中心和水族馆外观

图2:展品“深潜”

图3:展品“大脑发育墙”

(图1来自该馆官网,图2、图3来自展品设计方Ideum公司网站)

美国南佛罗里达科学中心和水族馆(South Florida Science Center and Aquarium)位于景色秀美的西棕榈滩,其前身是创办于1961年的棕榈滩县少年博物馆。在60年发展历程中,该馆不断增改扩建,积累特色,2013年正式更名为美国南佛罗里达科学中心和水族馆。该馆的建馆理念是激励观众“向科学敞开心扉”,教育目标是为各个年龄段的观众提供前沿科技展示和教育项目,鼓励年轻人走上与前沿科技相关的职业道路,同时致力于营造良好的科技创投氛围,全面配合棕榈滩县高新科技产业集群的布局建设。

多年来,该馆举办的展览也都体现了这一理念。继成功举办生态学展与纳米技术展后,2019年为展示脑科学领域的研究成果以及未来应用,该馆推出了“人脑之旅”展览。

此展览位于博物馆西翼的常设展厅,包括30件互动展品,从微观和宏观的尺度真实展现人脑的复杂结构及功能,以最新科学研究成果阐释大脑如何控制感官、思维和情绪;紧扣公众最为关切的“如何维持健康的大脑”这一问题,探讨脑疾病诊断与治疗措施。展览旨在破除过去各种对大脑的误解,倡导公众采取健康的生活方式以维持大脑最佳状态。展览使用最新的多媒体数字技术,将知识积累转变为体验积累,让各年龄段观众产生了共鸣;而展品的内容也会随着新研究成果的出现而不断更新,以适应信息爆炸时代知识更新的需求。

    使用触控交互技术营造“身临其境”的体验

 展品“深潜”利用Unity3D技术绘制了大脑结构的动态3D解剖图像,从大脑皮层的颞叶至单个神经元细胞和突触层层展开,观众通过触摸控制台浏览、搜索人类大脑皮层的不同结构,在科学家构建的一张3D“大脑地图”上自由穿梭旅行。操作界面还同步投射于一面弧形墙上,方便周围其他观众一同观看。

 展品“大脑发育墙”是一面交互式视频墙,支持多位观众同时使用。它采用非接触式互动技术,通过精准感知观众手部位置和微小动作来实现观众与展品的互动。观众沿着墙壁移动时,挥动手臂,即可通过浮动窗口选择生命周期的不同阶段,每一阶段均以信息可视化技术和人脑高清扫描图像,向观众展示影响大脑发育的因素及大脑的变化。

 这两件展品都是通过直观的形象、艺术性的展示方式,让枯燥难懂的知识生动起来。观众在与展品的互动中,也从“观看模式”转变为“体验模式”,激发出对人脑的探索欲望。

    利用尖端科研设备营造科研氛围

 展品“脑机接口——神经假体”展示了科学家研发生物工程机械手所运用的科学原理和应用场景。机械手与人类的指尖类似,配备先进的触摸传感器,帮助机械手“感知”周围环境,为后续的手部操作提供信息。比如它感知环境压力变化后,通过数据分析即可基于物体重量或软硬程度调整其抓力。而人类使用“脑机接口”则可控制机械手。电脑在解码大脑的运动意图后,实现大脑与假肢设备之间的直接通信,从而实现人脑对机械手动作的控制。因此,脑机接口研究在康复医疗领域有着广泛的应用前景。由于操作简便,观众容易参与其中,亲身体验科学家的尖端科研设备,从完全被动的信息接收者转为参与者,在设定的生活场景中,加深对脑科学的理解。

    重视创造多种“标志性”体验

  展区“感官画廊”专为低龄儿童设计,他们可以听到成年人听不到的声音,识别熟悉的气味,尝试盲人拼图等,通过整合多重感官(听觉、视觉、味觉、触觉、嗅觉),产生更深的体验,以沉浸、感官体验的方式来感知世界,既让人全身心投入,也能引人反思、寓教于乐。

  “人脑之旅”展览让公众了解脑科学与脑健康研究领域的前沿科技进展,体验脑机接口等最新技术与产品,引发青少年对未来科技发展方向的思考。

    (作者系中国科技馆科研管理部助理研究员)



责任编辑:于翔
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