用于动物交流研究的自动化交互式视频回放

以下实验的总体目标是利用一种自动化的交互式视频播放系统，研究雌性剑尾鱼的求偶行为。该目标通过建立雄性数字鱼模型、添加运动和交互功能，并设定其相对于受试鱼的行为规则来实现。在本演示中，虚拟雄性鱼将追踪真实雌性鱼的运动，以设置该系统。

一个水族箱两侧各放置一个显示器，构建完成后连接至观察者系统，以实时追踪受试对象的运动。运动数据随后被传输至另一台服务器上的交互式视频播放程序，用以确定屏幕上动画刺激物的运动。系统设置就绪后，雌性个体可在水族箱两侧同时选择同种雄性或异种雄性作为配偶对象。

最终，雌性鱼类在求偶行为中对同种雄性个体的偏好可能会受到互动雄性刺激的影响。本实验步骤将由我实验室前研究生、现任梦工厂SKG公司员工Tricia Bakowski演示。将摄像头置于鱼缸上方，并将其连接至视频采集卡。

进行调整，确保整个水族箱均在视野范围内。配置 byob Observe 观察系统，以接收来自摄像头的追踪信息。接下来，启用插件，将坐标通过指定的网络 IP 地址发送至动画服务器。

开始校准前，启动动画服务器并打开交互式显示设置 txt 文件。在编号为 monitor 的项目下输入屏幕宽度和屏幕高度（像素），在编号为 program type 的项目下输入信息 calibration。请确保保存这些更改。

接下来，双击交互式视频播放（IVP）程序图标以启动程序，确保查看器数据与 IVP 的交互输出正确对应。输入之前在查看器系统中设置的水箱尺寸，以校正鱼缸两端比显示器小的问题。使用键盘移动刺激的查看区域或视口，使其与动画服务器上显示的测试水箱两端对齐。

粉色视口在其中一个测试显示器上显示，蓝色视口在另一个显示器上显示。接下来调整两个视口中的雄鱼显示大小，直至达到所需的刺激尺寸。使用标准校准刺激，并以标准基准将其缩放至66.7毫米。

移动显示区域中的方框，使其与测试水箱的边缘对齐。使用 queue 或 w 键将方框向鱼的中心方向或远离中心方向移动，以设置系统。在装有清洁水的 80 升水族箱两端各放置一台 CRT 显示器，并确保两台显示器的亮度一致。

加载本演示中要测试的模型。选择对应的雄性、磷、缅甸猫以及机械工程系雄性的文件。从非交互式或交互式中选择每个刺激出现的一侧和阶段，以及每个刺激的期望大小。

接下来，选择两种刺激的运动方式是相互镜像还是非镜像。最后，可通过选择默认设置使雄性的求偶展示具有互动性；默认设置中，背鳍仅在侧向求偶展示期间抬起，或根据距离变化而抬起。受试者必须来自雄性，才能触发反应。

开始测试会话时，打开交互式显示设置，将程序类型设置为实时测试，并将编号、实验名称设置为与包含实验数据的文件相同的名称。启动IVP程序，但不要按开始按钮。这将在适应期期间保持屏幕空白。

将实验鱼轻柔地放入水族箱中，静置10分钟使其适应环境。测试开始前，启动By Observe Viewer 2.0和IVP系统。视频刺激以两个各持续20分钟的阶段组成一个试验，向受试个体呈现。

一个阶段由四到五分钟的片段组成，此处展示了一个示例。第一个片段通过在两个显示器上显示单色屏幕，使雌性个体在测试水箱中适应五分钟。在第二个片段中，左右显示器分别播放不同的视频刺激，持续额外五分钟。

视频刺激显示结束后，两个显示器上会再次呈现单色屏幕，持续五分钟。在第四段也是最后一段中，将呈现第二段中的刺激内容，但每个刺激的位置互换。这为雌性个体提供了针对侧向偏好的自身对照。

第二阶段可以使用一组不同的同时呈现的刺激重复相同的模式。在所有阶段完成后，移除当前受试个体，并引入下一条待测试的鱼，以系统地控制侧向偏好和顺序效应，不同受试个体之间的呈现侧向和顺序应进行系统性变化。此处以红色显示的交互式刺激能够实时紧密追踪以蓝色显示的雌性个体的水平位置。

指导雄性行为的三条规则如下，其中X方向指水箱的长度，Y方向指水箱的宽度。规则一：模拟雄鱼始终跟随实验对象，在Z方向上跨屏幕追踪她。规则二：模拟雄鱼仅在进行侧向求偶展示时才会竖起其背鳍。

规则三，模拟的雄性剑尾鱼仅在对雌鱼展示的总时间的50%内执行侧向求偶展示。当雄鱼在Z方向上与雌鱼的距离处于雄鱼体长的四分之一以内时，便会触发侧向求偶展示。该侧向求偶展示与雌鱼距离显示器的远近无关。

在X方向关联实验中，时间由观察者自动计算，定义为雌性个体在任一显示器或其他非交互式刺激源10厘米范围内的持续时间。IVP系统生成的结果显示，雌性X物种个体明显偏好同种的视觉信号。然而，当雌性个体与具有交互能力的同种和异种雄性同时测试时，却未能表现出明显偏好。该技术的建立使动物行为学领域的研究人员能够利用定量算法来探究社会互动行为。