نظام تفاعلي في الوقت الحقيقي لدراسة سلوك المطاردة المواجهة في القوارض

يتضمن سلوك المطاردة المفترسة عمليات فسيولوجية مختلفة ، ولكنه يفتقر إلى طريقة البحث المناسبة. يهدف هذا البحث إلى اقتراح طريقة موحدة لاستكشاف الآليات العصبية لسلوكيات التي تسببها المحفزات الحسية ، خاصة في مطاردة المفترس والفريسة. تستخدم تقنيات مثل علم البصريات الوراثي والفيزيولوجيا الكهربية وتصوير الدماغ بشكل شائع للنهوض بالعلوم في هذا المجال. يتيح علم الوراثة البصرية التحكم الدقيق في النشاط العصبي ويسجل الفيزيولوجيا الكهربية الإشارات العصبية. تتمثل التحديات الرئيسية في عدم القدرة على السيطرة على الفريسة الحية ، مثل الصراصير ، مما يجعل من الصعب مراقبة وتحديد المطاردة للتجارب الموحدة. يمكن تقسيم السلوك المفترس إلى أربع مراحل ، البحث ، والمطاردة ، والهجوم ، والاستهلاك. في السنوات الأخيرة ، تمت دراسة المرحلتين الأخيرتين على نطاق واسع ، في حين نادرا ما كانت سلوكيات البحث والمطاردة متورطة. يوفر هذا البروتوكول فريسة اصطناعية مرنة ويمكن التحكم فيها للتجارب والنمذجة المتكررة ، ويزيد من محاكاة الصيد الطبيعي من خلال التفاعل في الوقت الفعلي وزمن انتقال منخفض ، ويوفر أجهزة وبرامج قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام.

[الراوي] للبدء ، قم بتركيب كاميرا ويب على عارضة فوق المنصة بأكملها لمراقبة مواضع الماوس والطعم الآلي في الوقت الفعلي في الساحة أدناه ونقل الصور إلى الكمبيوتر. صمم ساحة دائرية كبيرة بقطر 800 ملم وارتفاع 300 ملم ، تتكون من لوح أكريليك مربع في الأسفل وأنبوب أكريليك كحدود. ضع أربعة أيقونات متباعدة بشكل متساو ، مربعة ، مثلثة ، دائرة ، وصليب ، على الجدران الداخلية للساحة لتكون بمثابة إشارات بصرية. قم بتوصيل ملصق أزرق بسطح المغناطيس لسهولة التعرف عليه وتحديد الموقع. استخدم مغناطيس نيوديميوم دائري مع كريات الطعام كطعم آلي. بعد ذلك ، قم بتركيب شريط تمرير ثنائي الأبعاد مع سفر فعال يبلغ 1,000 ملم تحت الساحة. قم بتثبيت مغناطيس نيوديميوم آخر على حامل شريط التمرير ليكون بمثابة مغناطيس سحب لتحريك الطعم الآلي عن بعد باستخدام القوة المغناطيسية. قم بقيادة المغناطيس القطبي باستخدام محركات مؤازرة يتم التحكم فيها بواسطة لوحة STM32 ودائرة تبديل. اكتب مخططا لوضع التحكم في السرعة. اضبط المحرك المؤازر على وضع اتجاه السرعة حيث تقوم مستويات الإشارة العالية أو المنخفضة بتشفير الاتجاه الأمامي أو الخلفي ، ويقوم تردد خرج موجة PWM بتشفير السرعة. لنقل الطعم الآلي إلى وسط الساحة ، قم بتشغيل برنامج إعادة الضبط. اعزل الماوس على حافة الساحة باستخدام حاجز. بعد ذلك ، قم بتعيين اسم التجربة ومسار الملف. ثم اضبط سرعة حركة الطعم الآلي على 5 سم في الثانية في البرنامج الرئيسي. انقر فوق تشغيل وتحقق في نافذة الفيديو المنبثقة من التعرف على الماوس والطعم الآلي بثبات. قم بإزالة الحاجز وابدأ المؤقت لمراقبة السلوك المفترس للماوس لمدة 20 دقيقة. أعد الفأر إلى قفصه واترك فترة نقاهة لمدة 24 ساعة مع حرية الوصول إلى الطعام والماء. بعد كل تجربة تعويد ، نظف الساحة جيدا باستخدام 75٪ كحول وماء. انقل الطعم الآلي إلى وسط الساحة عن طريق تشغيل برنامج إعادة الضبط كما هو موضح سابقا ، وعزل الماوس بحاجز على حافة الساحة. بعد تعيين اسم التجربة ومسار الملف وسرعة حركة الطعم الآلي ، انقر فوق تشغيل على البرنامج وراقب نافذة الفيديو لضمان الكشف المستقر لكل من الماوس والطعم الآلي. قم بإزالة الحاجز وابدأ المؤقت. إذا التقط الماوس الطعم الآلي في غضون 60 ثانية ، فأغلق البرنامج الرئيسي واسمح للفأر باستهلاك جميع كريات الطعام قبل إعادته إلى القفص. أعد الماوس إلى القفص دون أي مكافأة أو عقاب إذا فشل الماوس في التقاط الطعم الآلي في غضون 60 ثانية. تم إجراء مهام الافتراس بصعوبات سرعة مختلفة ، وتظهر النتائج أن الوقت اللازم لالتقاط الطعم الآلي لأول مرة انخفض بشكل كبير عبر تجارب السكن ، مما يشير إلى التعلم السريع في الفئران. حققت الفئران نجاحا أعلى في الالتقاط عند 15 سم في الثانية مقارنة ب 30 سم في الثانية ، مما يدل على صعوبة تعتمد على السرعة. ومع ذلك ، استقر وقت الافتراس أقل من 15 ثانية بعد التجارب المتكررة بغض النظر عن سرعة الطعم. كما لوحظت مراحل بحث ومطاردة مميزة في أنماط حركة الفئران. تم تحفيز سلوك المطاردة بشكل موثوق عبر سرعات الطعم ، كما يتضح من انخفاض المسافة وزيادة السرعة أثناء المطاردة. كما تم إجراء مهام الافتراس باستراتيجيات هروب مختلفة. ومع ذلك ، فإن استراتيجية الهروب التجريبي لم تؤثر على معدلات نجاح الافتراس. انخفض وقت الافتراس واستقر أقل من 15 ثانية مع كلتا استراتيجيتي الهروب. أظهرت الفئران سلوك مطاردة ثابتا في إطار كلتا استراتيجيتي الهروب.