在Y迷宫中整合视觉心理物理学检测以分离视觉特征在导航决策中的作用

本方案使我们能够模拟自由游动的鱼类在群体中移动时可能经历的视觉特征，并量化这些特征如何影响其导航决策。该技术可用于关联个体对感觉线索的方向性反应，以研究这些决策如何根据其他个体的行为而变化。我们的方法有助于深入理解动物如何评估和导航其环境，以及与集体决策、人工智能和复杂工程系统相关的涌现特性。

在自由活动的个体上进行心理物理学实验具有挑战性。我们不断努力最大限度地控制动物的感官体验，同时避免实验设备带来的非必要线索对其行为产生干扰。视频记录是阐明复杂实验方法的极佳形式，因为它能提高实验的透明度，并有望增强可重复性。

首先，在专用房间内将一个定制的防水聚甲基丙烯酸甲酯Y形迷宫平台放置在透明支撑平台上。Y形迷宫的臂部以及左右区域在结构上应完全相同。例如，此处Y形迷宫的臂长为46厘米，宽为23厘米，深为20厘米，中央决策区直径约为46厘米。

安装一个顶部的黑白千兆以太网摄像头，从上方记录迷宫以及鱼类的行为和视觉投射，通过九米长的互联网协议电缆连接到控制室内配备千兆以太网卡的计算机。然后，使用连接计算机上的软件调整摄像头设置，以优化图像清晰度，便于观察相关行为。在实验房间的墙壁上方安装四个轨道照明系统，合理布置灯具位置，避免迷宫表面产生反光。

将短焦投影仪固定在迷宫支撑结构的底边，并将投影分辨率设置为 1440 × 900 像素。然后使用图像处理程序测量并校正投影仪产生的任何光线畸变。在开始实验试验之前，将迷宫内的环境条件设置为与饲养系统一致，并在无计算机生成视觉刺激的情况下，每天将动物转移至实验区域适应最多 40 分钟，持续五天。

在此期间，选择、分配、称重、测量并将受试鱼类转移至实验水箱。为启动心理物理学检测，打开房间投影仪和发光二极管照明轨道系统，调节至预设的亮度水平，使灯泡充分预热。启动摄像机查看程序，加载在设备设置期间保存的光圈、色彩和录制参数设置，以确保获得最佳质量的视频，并激活用于录制的摄像机。

从相机下拉菜单中选择“加载特征”，然后导航至已保存的相机设置文件夹。打开已保存的设置以确认视频质量，然后在关闭查看程序前点击“连续拍摄”。根据预先设定的实验时间表，在整个实验过程中对受试对象进行随机化处理暴露，输入当前试验所选定的参数值，将处理组合数据记录到实验记录本中，并在 Vfish 中按下回车键。

启动视觉投影的PDE窗口。当虚拟鱼出现在实验区域时，记录时钟时间并升起阻隔门。当受试鱼身体的50%进入某一选择臂，或指定的实验时长结束时，终止该次试验。

记录时钟时间、秒表的开始和结束时间，以及鱼的选择。停止视频录制，并在视觉刺激程序中按下暂停，以提示用户输入该次试验的结果数据。确认选择后，程序将返回至初始界面，并等待输入下一次实验试验的数值。

然后，将鱼放回其暂养缸中，并将下一条鱼放入Y形臂的持握区域以进行下一次试验。在每次实验结束时，当该批次的最后一条鱼做出选择后，在程序中按下停止按钮，以将本次实验的数据写入文件。在上午的实验批次结束后，重复进行水体交换，以确保各次试验间水质的稳定性，并检查实验记录本，记录任何需要补充的内容。

最后一次下午试验结束后，按下视觉刺激程序中的“停止”按钮，将采集的数据输出至数据输出文件夹。在此项代表性实验中，大多数鱼类在跟随方向性刺激时的准确性随着刺激速度的增加而显著提高。然而，决策速度的趋势在不同刺激速度水平下不一致且变异程度较高，表明受试鱼在刺激运动时做出决策所需时间平均为刺激静止时的5到20倍。

我们的方法可进一步拓展，用于检测亚致死性应激对个体间社会信息传递的响应时机和一致性的效应。我们的技术已成功整合了Y迷宫和随机点运动检测，有助于揭示个体在导航周围环境时所遵循的感觉规则。在同时操作水和电时，应采取安全预防措施，例如使用接地故障断路器（GFCI）开关、滴水环路以及防滑防电击的鞋具，以降低触电和滑倒的风险。