Automatisierte Interactive Video Playback für Studies of Animal Communication

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, mithilfe eines automatisierten, interaktiven Videowiedergabesystems das Balzverhalten weiblicher Schwertträgerfische zu untersuchen. Dies wird erreicht, indem ein digitaler männlicher Fisch modelliert, mit Bewegung und Interaktivität ausgestattet und Regeln erstellt werden, die sein Verhalten relativ zum Versuchstier bestimmen. In dieser Demonstration verfolgt ein virtueller männlicher Fisch die Bewegungen eines echten weiblichen Fisches, um das System einzurichten.

Ein Aquarium, das von zwei Monitoren flankiert ist, wird konstruiert und mit dem Beobachter-Viewersystem verbunden, um Probanden in Echtzeit zu verfolgen. Die Bewegungsdaten werden anschließend an das Programm für interaktive Videowiedergabe auf einem separaten Server übermittelt, um die Bewegung des animierten Stimulus auf dem Bildschirm zu bestimmen. Sobald das System installiert ist, erhalten Weibchen eine simultane Wahl zwischen kon- und heterospezifischen Männchen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Aquariums befinden.

Letztendlich kann die Präferenz im Balzverhalten, die weibliche Fische gegenüber Männchen einer ähnlichen Art zeigen, durch die Hinzufügung eines interaktiven männlichen Reizes beeinflusst werden. Die Durchführung der Methode demonstriert Tricia Bakowski, ehemalige Doktorandin aus meinem Labor und derzeitige Angestellte bei Dreamworks SKG. Positionieren Sie eine Kamera über dem Becken und schließen Sie sie an eine Video-Beobachtungskarte an.

Nehmen Sie Anpassungen vor, damit das gesamte Aquarium im Sichtfeld ist. Konfigurieren Sie das byob Observe-Anzeigesystem, um Verfolgungsinformationen von der Kamera zu empfangen. Aktivieren Sie anschließend das Plugin für die BYOBs Observe-Anzeige, das Koordinaten an den Animationsserver über eine festgelegte Netzwerk-IP-Adresse sendet.

Um die Kalibrierung zu beginnen, schalten Sie den Animationsserver ein und öffnen Sie die interaktive Anzeigekonfigurationsdatei (txt). Geben Sie die Bildschirmbreite und -höhe in Pixeln unter Nummer Monitor sowie die Angaben unter Nummer Programmtyp als Kalibrierung ein. Stellen Sie sicher, dass Sie diese Änderungen speichern.

Als Nächstes doppelklicken Sie auf das Symbol des interaktiven Videowiedergabe- oder IVP-Programms, um das Programm zu starten und eine korrekte Übereinstimmung zwischen den Viewerdaten und der interaktiven Ausgabe des IVP sicherzustellen. Geben Sie die Beckenabmessungen ein, wie sie zuvor im Viewersystem festgelegt wurden, um zu berücksichtigen, dass die Enden des Fischaquariums kleiner sind als die Monitore. Verwenden Sie die Tastatur, um den Sichtbereich oder die Ansichtsöffnung der Reize so zu verschieben, dass sie mit den Enden des Testbeckens ausgerichtet sind, die auf dem Animationsserver zu sehen sind.

Der rosa Sichtbereich wird auf einem Testmonitor und der blaue Sichtbereich auf dem anderen wiedergegeben. Skalieren Sie anschließend die Darstellung des männlichen Fisches auf beiden Sichtbereichen, bis die gewünschte Stimulusgröße erreicht ist. Verwenden Sie den standardmäßigen Kalibrierungsreiz und skalieren Sie mithilfe eines Standardreferenzwerts auf 66,7 Millimeter.

Bewegen Sie die Boxen in der Anzeige, sodass sie sich an den Kanten des Testbehälters ausrichten. Verwenden Sie die Tasten q oder w, um die Boxen näher zum oder weiter weg vom Zentrum des Fisches zu bewegen, um das System einzurichten. Stellen Sie einen CRT-Monitor an jedem Ende eines 80-Liter-Aquariums, das mit sauberem Wasser gefüllt ist, und stellen Sie sicher, dass die Helligkeit der beiden Monitore übereinstimmt.

Laden Sie das Modell, das in dieser Demonstration getestet werden soll, ein. Es werden Dateien ausgewählt, die entsprechenden Männchen, Phosphor, Birmanen und entsprechende Männchen aus MechE entsprechen. Wählen Sie aus den nicht interaktiven oder interaktiven Sätzen die Seite und den Zeitpunkt, zu dem jeder Reiz erscheinen soll, sowie die gewünschte Größe jedes Reizes.

Als Nächstes wählen Sie, ob die Bewegungen der beiden Reize gespiegelt oder nicht gespiegelt werden sollen. Schließlich können die Balzdarbietungen des Männchens interaktiv gestaltet werden, indem entweder die Standardeinstellung gewählt wird, bei der die Rückenflosse nur während einer seitlichen Balzdarbietung gehoben wird, oder eine Distanz. Der Versuchsteilnehmer muss vom Männchen stammen, um eine Reaktion auszulösen.

Um eine Testsitzung zu beginnen, öffnen Sie die interaktive Anzeigekonfiguration, txt, und stellen Sie den Programmtyp auf „Live-Test“ und die Nummer, sowie den Experimentnamen auf denselben Dateinamen ein, der die Experimentdaten enthält. Schalten Sie das IVP-Programm ein, drücken Sie aber noch nicht auf Start. Dadurch bleibt der Bildschirm während der Akklimatisierungsphase leer.

Platzieren Sie den Versuchsfisch vorsichtig in das Aquarium und lassen Sie ihn sich 10 Minuten lang beruhigen. Starten Sie vor dem Testen den By Observe Viewer 2.0 und das IVP. Die Videostimuli werden den Versuchstieren in einem Versuch präsentiert, der aus zwei 20-minütigen Phasen besteht.

Ein Durchgang besteht aus vier oder fünfminütigen Abschnitten, ein Beispiel ist hier dargestellt. Im ersten Abschnitt gewöhnt sich das Weibchen fünf Minuten lang an den Testbehälter, indem auf beiden Monitoren ein einfarbiger Bildschirm angezeigt wird. Im zweiten Abschnitt wird jeweils ein unterschiedlicher Video-Stimulus fünf Minuten lang auf dem linken und rechten Monitor angezeigt.

Unmittelbar nach der Darstellung der Videostimuli wird erneut für fünf Minuten ein monochromatischer Bildschirm auf beiden Monitoren angezeigt. Im vierten und letzten Segment werden die Stimuli aus dem zweiten Segment präsentiert, wobei jedoch die Position jedes Stimulus vertauscht wird. Dies bietet eine interne Kontrolle für Seitenpräferenzen bei jeder weiblichen Versuchsperson.

Die zweite Stufe kann dasselbe Muster mit einem anderen Satz gleichzeitig präsentierter Reize wiederholen. Nach Abschluss aller Stufen wird das Versuchstier entfernt, und der nächste zu testende Fisch wird eingeführt, um systematisch Seitenbias und Reihenfolgeeffekte durch variierende Seitenposition und Präsentationsreihenfolge zwischen den Versuchstieren zu kontrollieren. Der hier rot dargestellte interaktive Reiz verfolgt in Echtzeit genau die horizontale Position des Weibchens, die in blau dargestellt ist.

Die drei Regeln, die das Verhalten des Männchens steuern, lauten wie folgt, wobei die X-Richtung die Länge des Beckens bezeichnet und die Richtung die Breite des Beckens meint. Regel eins: Das simulierte Männchen folgt stets dem Versuchstier über den Bildschirm hinweg und verfolgt es in Z-Richtung. Regel zwei: Die Rückenflosse des simulierten Männchens wird nur dann aufgestellt, wenn es eine seitliche Balzdarbietung durchführt.

Regel drei: Der simulierte männliche Schwertschwanzfisch führt die seitliche Balzdarbietung nur für 50 % der Gesamtzeit durch, in der er dem Weibchen präsentiert wird. Die seitliche Balzdarbietung wird ausgelöst, wenn sich der männliche Fisch in z-Richtung in einem Abstand von einem Viertel der Körperlänge des Männchens zum weiblichen Fisch befindet. Die seitliche Balzdarbietung ist unabhängig davon, wie nahe das Weibchen am Monitor ist.

Bei der X-Richtungs-Assoziation wird die Zeit automatisch durch den Beobachter berechnet und definiert als die Dauer, die ein Weibchen innerhalb von 10 Zentimetern eines Monitors oder eines anderen nicht interaktiven Stimulus verbringt. Ergebnisse aus der IVP-Studie zeigen, dass weibliche X-Experten visuelle Signale ihrer eigenen Art deutlich bevorzugten. Allerdings zeigten die Weibchen, nachdem sie mit interaktiven artgleichen und artfremden Männchen getestet wurden, keine Präferenz mehr. Diese Technik ermöglichte es Forschern auf dem Gebiet des Tierverhaltens, soziale Interaktionen mithilfe quantitativer Algorithmen zu untersuchen.