Method Article

Y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다.

DOI:

10.3791/59281

⸱

May 2nd, 2019

 ,  ,  , 
1Cognitive Ecology & Ecohydraulics Team, Environmental Laboratory, US Army Engineer Research and Development Center

In This Article

Summary

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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

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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

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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....

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Protocol

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모든 실험 프로토콜은 환경 연구소의 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었다, 미국 육군 엔지니어 및 연구 개발 센터, 빅스 버그, MS, 미국 (IACUC # 2013-3284-01).

1. 감각 미로 디자인

  1. 전용실에서 투명 지지 플랫폼 위에 놓인 방수 폴리 메틸 메타크릴레이트 Y-미로 플랫폼(사내 제작)에서 실험을 수행한다. 플랫폼은 두께가 1.9cm이며 폭 1.3m, 길이 1.3m, 높이 0.19m의 압출 알루미늄 빔 4 7.62cm로 지지됩니다.
  2. 건설에서 동일한 지주 및 결정영역을 구성합니다(그림 1A). 여기서 Y-미로 암은 길이 46cm, 너비 23cm, 깊이 20cm이며 중앙 결정 영역은 약 46cm입니다.
  3. Y-maze 하단의 흰색 프로젝트 스루 극장 화면을 부착하여 시각적 자극을 도메인에 투사합니다.
  4. Y-미로의 측면을 흰색 비닐로 코팅하여 외부 시각적 자극을 제한합니다.
  5. (투명 모노필라멘트를 통해) 원격으로 제어된 클리어 게이트를 설치하여 중앙 결정 영역에서 홀딩 영역을 분할하여 응고 후 피사체를 미로로 방출합니다.
  6. 도어 프레임의 바닥에 닿는 조명 차단 블라인드와....

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Results

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가설 및 설계

이 실험 시스템의 유용성을 입증하기 위해 우리는 골든 샤이너가 시각적 신호를 따르는 정확도가 그 단서의 속도로 향상될 것이라는 가설을 테스트했습니다. 야생형 골든 샤이너는사용하였다(N=16, 체길이, BL, 및 습식 중량, WW, 63.4±3.5 mm 및 1.8±0.3 g, 정중하게). 시각적 자극(리더/산만비율)의 일관성은 0.67로 고정되었으며, 모션 큐(즉, 리더)가 산만함으로 이동하는 속도를 조작했습니다. 지향성 신호를 제공하는 리더 실루엣의 속도 수준은 0-10 BL/s(2배 증가)에 이르는데, 이는 일반적으로 물고기12에서지속적, 장기간 또는 버스트 수영 모드를 반영하는 것으로 간주되는 속도 범위에 걸쳐 있다. 제어 수준에서 0, 리더 실루엣은 임의로.......

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Discussion

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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 모든 식별 가능한 단서14에비례하여 반응하거나 모션 임계값 응답17을채택하거나 충돌 시간을 모니터링하는 것과 같은 이웃 움직임을 통합하는 방법을 설명하기 위해 대조되는 가설이 존재합니다. 18. 이러한 대체 가설을 .......

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Disclosures

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모든 저자는 실험 설계, 분석 및 논문 작성에 기여했습니다. A.C.U. 및 C.M.W. 설정 및 수집 데이터. 저자는 공개 할 것이 없다.

Acknowledgements

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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.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
흑백 IP 카메라Noldus, Leesburg, VA, USAhttps://www.noldus.com/
압출 알루미늄80/20 Inc., Columbia City, IN, USA3030-Shttps://www.8020.net 3.00" X 3.00" 부드러운 T-슬롯 프로파일, Vpak이 있는 8개의 개방형 T-슬롯
Finfish 스타터, 1.5mm 압출 펠릿Zeigler Bros. Inc., Gardners, PA, USAhttp://www.zeiglerfeed.com/
Golden shinersSaul Minnow Farm, AR, USAhttp://saulminnow.com/
ImageJ (v 1.52h) 프리웨어National Institute for Health (NIH), 미국https://imagej.nih.gov/ij/
LED 트랙 조명Lithonia Lightening, Conyers, GA, USABR20MW-M4https://lithonia.acuitybrands.com/residential-track
Oracle 651 white cut vinyl651Vinyl, Louisville, KY, USA651-010M-12:5피트http://www.651vinyl.com. 다양 한 크기를 주문할 수 있습니다.
PowerLite 570 오버헤드 프로젝터Epson, Long Beach, CA, USAV11H605020https://epson.com/For-Work/Projectors/Classroom/PowerLite-570-XGA-3LCD-Projector/p/V11H605020
Processing (v 3) 프리웨어Processing Foundationhttps://processing.org/
R (3.5.1) 프리웨어The R Project for Statistical Computinghttps://www.r-project.org/
Ultra-white 360 극장 스크린대안 스크린 솔루션, 클린턴, 미시건, 미국1950https://www.gooscreen.com. 특수 절단 크기
Z-Hab 시스템Pentair Aquatic Ecosystems, Apopka, FL, USA. 세부 사항 및 크기는 전화로 문의하십시오.
https://pentairaes.com/ 를 요청해야 합니다

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dall, S. R. X., Olsson, O., McNamara, J. M., Stephens, D. W., Giraldeau, L. A. Information and its use by animals in evolutionary ecology. Trends in Ecology and Evolution. 20 (4), 187-193 (2005).
  2. Pitcher, T. Sensory information and the organization of beh....

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