在 Y-Maze 中集成视觉心理物理分析,以隔离视觉特征在导航决策中扮演的角色
2019年5月2日
在这里,我们提出一个协议来演示一种行为测定,该检测可以量化替代视觉特征(如运动提示)如何影响鱼的方向性决策。代表数据是提供的速度和准确性,其中金神(注意米格努斯冷冻)跟随虚拟鱼运动。
我们的协议使我们能够模仿自由流动的鱼在小组旅行时可能体验到的视觉特征，并量化这些特征如何影响它们的导航决策。这种技术可用于链接单个级别方向性决策，以响应感官提示，了解这些决策如何根据他人的行为而变化。我们的方法提供对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紧急属性的洞察。
对自由移动的个体进行心理物理分析是具有挑战性的。我们不断努力最大限度地控制动物的感官体验，而不通过设备中不必要的提示来影响它们的行为。视频文档是澄清复杂实验方法的极佳格式，因为它提高了透明度，有望实现可重复性。
首先，在专用房间的透明支撑平台顶部放置一个定制的水密聚甲基苯丙胺 Y 迷宫平台。Y 臂保持和左右域区域在构造中应相同。例如，这里Y迷宫臂的长度为46厘米，宽度为23厘米，深度为20厘米，中央决策区域直径约为46厘米。
安装一个架空黑白千兆字节以太网摄像头，从上面记录迷宫，并记录鱼和视觉投影，将九米长的互联网协议电缆连接到控制室中具有 1 GB 以太网卡的计算机。然后，使用连接的计算机的软件来调整摄像机设置，以便优化图像清晰度以可视化相关行为。沿着实验室的墙壁安装四个高架轨道照明系统，定位灯光以避免在迷宫上反射。
将短投投影仪固定到迷宫支撑结构的底部边缘，将投影分辨率设置为 1440 x 900 像素。然后使用图像处理程序测量和纠正投影仪产生的任何光失真。在开始试验之前，将迷宫中的环境条件设置为保持系统的环境条件，并在没有计算机产生视觉刺激的情况下，每天将动物转移到域中长达 40 分钟，为期五天。
在此期间，选择、分配、称重、测量和将主题鱼转移到实验池。要启动心理物理检测，请将房间投影仪和发光二极管光轨道系统打开至预定亮度水平，使灯泡保持温暖。打开摄像机查看器程序并加载设置期间保存的光圈、颜色和录制的设置，以确保可以获得最佳视频质量，并激活用于录制的摄像机。
从"相机"下拉菜单中选择"加载要素"，然后导航到保存的"相机设置"文件夹。打开保存的设置以确认视频质量，并在关闭查看器程序之前单击"连续拍摄"。在实验过程中，使用预定的实验时间表进行随机的局部主题治疗暴露，输入当前试验选择的值，将治疗组合数据记录到实验室笔记本中，然后点击 Vfish 中的返回键。
pde 窗口以启动视觉投影。当虚拟鱼出现在域中时，记录时钟时间并抬起保持门。当50%的受试鱼体进入选择臂或指定实验检测期结束时，结束试验。
从秒表记录时钟时间、开始和停止时间以及鱼的选择。停止视频录制，然后按视觉刺激程序中的暂停提示用户提供试验结果数据。在确认选择后，程序将返回到第一个屏幕，并等待下一个实验试验的值。
然后，将鱼返回到其持有池，将下一条鱼放入持有区 Y 臂进行下一次试验。在会话结束时，一旦会话的最后一条鱼决定将会话数据写入文件，请按程序中的停止。在上午会议结束时重复换水，以确保试验之间的水质稳定，并查看实验室笔记本以做出任何所需的注释。
最后一个下午试用后，在视觉刺激程序中按停止，将收集的数据输出到数据输出文件夹中。在这个具有代表性的实验中，大多数鱼的准确度随着这些刺激速度的提高而显著提高。然而，决策速度的趋势是不一致的，而且在刺激速度水平上变化很大，这表明，当刺激物移动时，受试者平均需要5到20倍的时间才能做出决定。
我们的方法可以扩展，包括测试次莱特压力对响应时间的影响和一致性，社会信息在个人之间交换和传输。我们的技术已经成功地集成了Y迷宫和随机点运动检测，帮助揭示个人在导航周围环境时遵循的感官规则。在使用水电时，请使用安全预防措施，如 GFCI 开关、滴环和防震防滑鞋，以减少触电和打滑的机会。
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Overview
This article presents a protocol for a behavioral assay that quantifies how visual features, such as motion cues, influence directional decisions in fish. The study focuses on how Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) follow virtual fish movements, providing insights into their navigational behavior.
Key Study Components
Area of Science
- Behavioral neuroscience
- Animal navigation
- Collective decision making
Background
- Understanding how animals navigate their environment is crucial for insights into collective behavior.
- Visual cues play a significant role in the directional decisions of fish.
- Challenges exist in conducting psychophysical assays on freely moving individuals.
- Video documentation enhances the clarity and reproducibility of experimental methods.
Purpose of Study
- To quantify the influence of visual features on fish directional decisions.
- To link individual navigational decisions to sensory cues.
- To explore the emergent properties of collective decision making.
Methods Used
- Behavioral assays to assess fish responses to visual stimuli.
- Use of virtual fish movements to simulate group dynamics.
- Control of sensory experiences to minimize bias in behavior.
- Video documentation for transparency in experimental methods.
Main Results
- Data on speed and accuracy of Golden Shiner following virtual movements.
- Insights into how visual features affect navigational choices.
- Demonstration of the relationship between individual and collective behavior.
- Potential applications in understanding artificial intelligence and engineered systems.
Conclusions
- The study provides a framework for understanding fish navigation in response to visual cues.
- Findings contribute to the broader understanding of collective decision making in animals.
- The methods can be applied to various fields, including robotics and AI.
