Y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다.
Summary
여기서는 모션 큐와 같은 대체 시각적 기능이 물고기의 방향 결정에 미치는 영향을 정량화하는 행동 분석법을 보여 주는 프로토콜을 제시합니다. 대표적인 데이터는 골든 샤이너(노테미고누스 crysoleucas)가가상 물고기의 움직임을 따르는 속도와 정확성에 표시됩니다.
Abstract
집단 동물 행동은 개별적인 운동동기 및 개별적인 적피트를 위해 중요한 사회적인 상호 작용에서 생깁니다. 물고기는 오랫동안 집단 운동, 특히 생태 학적 맥락에서 환경 및 사회적 정보를 통합 할 수있는 능력에 대한 조사를 영감을 주었습니다. 이 데모는 컴퓨터 시각화 및 디지털 이미지 분석을 사용하여 시각적 자극에, 이 경우, 골든 샤이너(Notemigonus crysoleucas)의행동 반응을 정량화하는 데 사용되는 기술을 보여줍니다. 컴퓨터 시각화의 최근 발전은 시각적 기능을 제어하고 미세하게 조작하여 사회적 상호 작용의 메커니즘을 격리할 수 있는 실험실에서 경험적 테스트를 가능하게 합니다. 이 방법의 목적은 독방이든 그룹이든 개인의 방향 결정에 영향을 미칠 수있는 시각적 기능을 분리하는 것입니다. 이 프로토콜은 프로젝터 및 애니메이션의 물리적 Y-미로 도메인, 기록 장비, 설정 및 교정, 실험 단계 및 데이터 분석에 대한 세부 사항을 제공합니다. 이러한 기술은 컴퓨터 애니메이션이 생물학적으로 의미 있는 반응을 유도할 수 있음을 보여줍니다. 또한 이 기술은 광범위한 실험 응용 분야에 대한 대체 가설, 도메인 및 종을 테스트하기 위해 쉽게 적응할 수 있습니다. 가상 자극의 사용은 필요한 살아있는 동물의 수를 감소시키고 대체 할 수 있게 하고, 결과적으로 실험실 오버헤드를 감소시킵니다.
이 데모는 가상 컨특이성의 이동 속도(초당 2개의 바디 길이)의 작은 상대적 차이가 가상 에서 제공하는 방향 신호를 따르는 속도와 정확도를 향상시킨다는 가설을 테스트합니다. 실루엣. 결과에 따르면 배경 노이즈(이미지 일관성 67%)가 있는 경우에도 시각적 신호속도의 증가에 따라 방향 결정이 크게 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 모션 큐가 없는 경우 피사체는 무작위로 방향을 선택했습니다. 결정 속도와 큐 속도 사이의 관계는 가변적이었고 큐 속도의 증가는 방향 정확도에 미미하게 불균형한 영향을 미쳤습니다.
Introduction
동물은 서식지를 지속적으로 감지하고 해석하여 다른 사람들과 상호 작용하고 시끄러운 주변 환경을 탐색 할 때 정보에 입각한 결정을 내보합니다. 개인은 자신의 행동에 사회적 정보를 통합하여 자신의 상황 인식과 의사 결정을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 소셜 정보는 특정 메시지를 전달하기 위해 진화한 직접 신호(예: 흔들기)를 통해 신뢰할 수 없는 의도하지 않은 단서(즉, 포식자를 피하기 위한 갑작스런 기동)를 통한 추론에서 비롯됩니다. 꿀벌춤) 1. 개인이 사회적 단서또는 감각 정보의 가치를 신속하게 평가하는 방법을 식별하는 것은 특히 개인이 그룹으로 여행하는 경우 구도자에게 어려운 작업이 될 수 있습니다. 비전은 사회적 상호 작용을지배하는 데 중요한 역할을 한다 2,3,4 및 연구는 각 개인의 시야에 따라 물고기 학교에서 발생할 수있는 상호 작용 네트워크를 유추한 5, 6. 그러나 어류 학교는 동적 시스템이므로 그룹 구성원 간의 상호 작용으로 인해 발생하는 고유의 공선및 혼란스러운 요인으로 인해 특정 기능 또는 이웃 행동에 대한 개별 응답을 격리하기가 어렵습니다. 이 프로토콜의 목적은 대체 시각적 기능이 혼자 또는 그룹 내에서 여행하는 개인의 방향 결정에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 를 격리하여 현재 작업을 보완하는 것입니다.
현재 프로토콜의 장점은 조작 실험과 컴퓨터 시각화 기술을 결합하여 개인이 자연에서 경험할 수 있는 기본 시각적 기능을 분리하는 것입니다. 구체적으로, Y-미로(그림 1)는 이진 응답으로 방향 선택을 축소하고 가상 이웃의 수영 동작을 모방하도록 설계된 컴퓨터 애니메이션 이미지를 도입하는 데 사용된다. 이러한 이미지는 미로 아래에서 하나 이상의 피사체 아래에서 수영하는 conspecifics의 실루엣을 모방하기 위해 투영됩니다. 이러한 실루엣의 시각적 특성, 예: 형태, 속도, 일관성, 및 수영 동작은 대체 가설을 테스트하기 위해 쉽게 맞춤화되어7.
이 논문은 모델 사회 어종의 개인, 골든 샤이너(Notemigonus crysoleucas)가가상 이웃의 상대적 속도에 어떻게 반응하는지 고립시킴으로써이 접근법의 유용성을 보여줍니다. 여기서 프로토콜 포커스는 가상 이웃의 방향 영향이 속도에 따라 변화하는지 여부와 그렇다면 관찰된 관계의 형태를 정량화하는 것입니다. 특히, 방향 신호는 실루엣의 고정 된 비율이 리더 역할을하고 한 팔 또는 다른 쪽으로 탄도적으로 이동함으로써 생성됩니다. 나머지 실루엣은 지시선/산만 비율을 조정하여 조정할 수 있는 배경 노이즈를 제공하기 위해 임의로 이동하여 산만하게 작동합니다. 지시자와 산만도의 비율은 방향 단서의 일관성을 캡처하고 그에 따라 조정할 수 있습니다. 산만 한 실루엣은 결정 영역 (“DA”, 그림 1A)에국한 된 실루엣이 경계에서 반사하도록 합니다. 그러나 리더 실루엣은 DA 영역을 떠나 지정된 팔을 입력한 후 실루엣이 팔 길이의 1/3을 통과하면 서서히 사라지도록 허용됩니다. 리더가 DA를 떠날 때, 새로운 리더 실루엣은 자신의 자리를 차지하고 리더 / 산만 비율이 실험 전반에 걸쳐 DA에서 일정하게 유지되도록 자신의 정확한 경로를 되돌리.
가상 물고기의 사용은 시각적 인 감각 정보의 제어를 허용, 피사체의 방향 반응을 모니터링하면서, 이는 그룹으로 사회 탐색, 운동, 또는 의사 결정의 새로운 기능을 공개 할 수있다. 여기서 사용되는 접근 방식은 컴퓨터 애니메이션을 조작하여 다양한 복잡성의 행동 패턴을 생성하여 치명적인 스트레스 또는 사회적 상호 작용에 대한 포식의 영향과 같은 광범위한 질문에 적용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
시각적 단서는 흑백 격자(13)에 노출 된 물고기에서 광운동 반응을 유발하는 것으로 알려져 있으며 이웃 속도가 동적 상호 작용을 관리하는 데 영향을 미치는 이론적 및 경험적 증거가 증가하고 있습니다. 물고기 학교에서관찰 7,14,15,16,17. 그룹의 개인이 모?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 설치 지원을 위해 브라이튼 힉슨 감사합니다. 이 프로그램은 기본 연구 프로그램, 환경 품질 및 설치 (EQI) 지원되었다; 엘리자베스 퍼거슨 박사, 기술 이사), 미 육군 엔지니어 연구 개발 센터.
Materials
| Black and white IP camera | Noldus, Leesburg, VA, USA | https://www.noldus.com/ | |
| Extruded aluminum | 80/20 Inc., Columbia City, IN, USA | 3030-S | https://www.8020.net 3.00" X 3.00" Smooth T-Slotted Profile, Eight Open T-Slots |
| Finfish Starter with Vpak, 1.5 mm extruded pellets | Zeigler Bros. Inc., Gardners, PA, USA | http://www.zeiglerfeed.com/ | |
| Golden shiners | Saul Minnow Farm, AR, USA | http://saulminnow.com/ | |
| ImageJ (v 1.52h) freeware | National Institute for Health (NIH), USA | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| LED track lighting | Lithonia Lightening, Conyers, GA, USA | BR20MW-M4 | https://lithonia.acuitybrands.com/residential-track |
| Oracle 651 white cut vinyl | 651Vinyl, Louisville, KY, USA | 651-010M-12:5ft | http://www.651vinyl.com. Can order various sizes. |
| PowerLite 570 overhead projector | Epson, Long Beach CA, USA | V11H605020 | https://epson.com/For-Work/Projectors/Classroom/PowerLite-570-XGA-3LCD-Projector/p/V11H605020 |
| Processing (v 3) freeware | Processing Foundation | https://processing.org/ | |
| R (3.5.1) freeware | The R Project for Statistical Computing | https://www.r-project.org/ | |
| Ultra-white 360 theater screen | Alternative Screen Solutions, Clinton, MI, USA | 1950 | https://www.gooscreen.com. Must call for special cut size |
| Z-Hab system | Pentair Aquatic Ecosystems, Apopka, FL, USA | https://pentairaes.com/. Call for details and sizing. |
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