Utilizando la cadena de herramientas de animación de FishSim para investigar el comportamiento de pescado: un estudio de caso en la elección de pareja copia en Mollies aletón
8 de noviembre de 2018
Utilizando la cadena de herramientas de animación FishSim novela, presentamos un protocolo para la manipulación visual no invasiva de la información pública en el contexto de la elección de pareja copia en mollies aletón. FishSim Cadena de herramientas de animación proporciona un marco de fácil uso para el diseño, animación y presentación de los estímulos de pescado computadora-animado para experimentos conductuales con peces de prueba en vivo.
Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el estudio del comportamiento de los peces, especialmente en el campo de la elección de pareja y aquí para estudiar la fascinante estrategia de copia de elección de pareja. La principal ventaja de nuestra técnica es que tenemos el control total de la apariencia y el comportamiento de los estímulos de peces que utilizamos para presentar peces vivos durante los experimentos. La demostración visual de este método es fundamental, ya que los diferentes pasos necesarios para crear, animar y presentar estímulos de peces animados por computadora utilizando nuestra cadena de herramientas deben ser precisos para garantizar un flujo de trabajo adecuado.
Comience este procedimiento con la preparación de texturas del cuerpo femenino con y sin mancha gravid como se detalla en el protocolo de texto. Para ajustar el punto de vista y establecer la escena para la animación, inicie FishSim seleccionando el icono FishSim en el lanzador en el lado izquierdo del escritorio. Configure la resolución para los monitores de presentación y haga clic en Iniciar.
Pulse F1 en el teclado para cambiar del modo de visualización al modo de edición. Ajuste el punto de vista para que coincida con las dimensiones de los monitores de presentación ajustando el ángulo de la cámara. Gire la cámara manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón y moviendo el cursor.
Para desplazar la cámara, mantenga pulsado el botón derecho del ratón y mueva el cursor. Acercar y alejar manteniendo pulsado el botón central del ratón y moviendo el cursor. Haga clic en Configuración de la cámara en la barra de herramientas de edición y haga clic en Copiar en leva estática para establecer el punto de vista.
Haga clic en Archivo, Guardar escena y guarde la escena ajustada como la nueva escena predeterminada. Para diseñar un estímulo masculino virtual para la presentación durante las pruebas de elección masculina, haga clic en Archivo, Cargar modelo de peces en el menú desplegable y cargue la plantilla de molly de aleta de vela macho predeterminada seleccionándola en los modelos de carpeta. Haga doble clic izquierdo en el pez cargado para seleccionarlo.
Se resaltará en la malla. Haga clic en el icono de engranaje de la barra de herramientas para abrir el conjunto de herramientas de peces. Aparecerá un cuadro con las opciones de edición utilizadas para personalizar el macho virtual.
Desmarque la malla de la demostración para una mejor vista de los peces. Cambia el nombre a macho. Modifique la escala del macho cambiando los valores de X, Y y Z si es necesario y haga clic en Aplicar.
Edite la textura del macho haciendo clic en Texturas en la caja de herramientas de edición. Haga clic en una función del pez para cambiarlo. Haga clic en una textura que se muestra en la lista y aparecerá directamente y reemplazará la textura anterior en el pez.
Cuando se crea el macho deseado, haga clic en Aplicar en configuración en la caja de herramientas de edición y haga clic en Guardar pescado en disco. Guarde el nuevo macho en la carpeta models. Para animaciones masculinas virtuales para presentación durante las pruebas de elección de mate, conecte el controlador de juego en el puerto USB del ordenador operativo y abra FishSim.
Haga clic en Iniciar colocación y utilice el controlador para colocar el pez en cualquier posición inicial en el tanque virtual. Haga clic en Detener colocación. Comience a grabar la ruta de natación del pez haciendo clic en iniciar grabación.
Utilice el controlador para mover los peces alrededor de la escena. Después de detener la grabación y guardar el camino de natación, edite la grabación para agregar movimiento de la aleta dorsal del macho para imitar el comportamiento de cortejo masculino durante las pruebas de elección de pareja. Para ello, seleccione la aleta dorsal en el menú desplegable de la función de edición.
Selecciona Iniciar edición y se reproducirá la ruta de natación completa. Presione el botón L1 en el controlador para elevar la aleta dorsal en puntos específicos en el tiempo. Haga clic en Guardar para guardar la versión editada de la ruta de natación como un nuevo archivo de bolsa.
Repita estos pasos excepto para seleccionar el gonopodio para añadir su movimiento. Para la animación masculina virtual y modelo femenina para su presentación durante el período de observación, abra FishSim. Presione F1 para entrar en el modo de edición y haga clic en Archivo, Cargar escena para cargar una escena con masculino y femenino.
Después de iniciar la dirección de los peces, seleccione macho y hembra alternativamente para colocarlos haciendo clic en iniciar / detener la colocación en el tanque virtual. Para la grabación, seleccione primero el pez hembra en el menú desplegable del panel de dirección y cree un sendero de natación con una duración de 10 minutos como antes. Haga clic en Detener la grabación y guarde la ruta de natación en la unidad.
Luego edita sucesivamente el camino de natación del macho, el movimiento de la aleta dorsal y el movimiento del gonopodio como antes. Guarda la versión final para su uso posterior en FishPlayer. Prepare el experimento MCC como se describe en el protocolo de texto.
Abre FishPlayer en el ordenador operativo y organiza las listas de reproducción para la primera prueba de elección de mate. Coloque una hembra focal viva dentro del tanque de prueba. Déjala nadar libremente, aclimatándose al tanque y a la presentación de los tanques vacíos en ambos monitores durante un período de 20 minutos.
Después de la aclimatación, coloque la hembra focal en un cilindro de acrílico transparente en el centro del tanque de prueba para asegurar una distancia igual a ambos monitores. Ejecute las listas de reproducción en ambos monitores simultáneamente haciendo clic en Reproducir, comenzando con la primera prueba de opción de mate. Antes de que el temporizador alcance los dos minutos y 30 segundos, vaya lentamente al tanque experimental y suelte a la hembra focal del cilindro levantándola suavemente directamente del agua.
Vuelva al equipo operativo. Observe a la hembra focal y tenga dos cronómetros a mano para medir el tiempo de asociación con cada hombre de estímulo virtual. Detenga el tiempo de asociación de medición cuando el temporizador alcance los siete minutos y los 30 segundos.
La entrada de pausa se ejecutará durante un minuto y 30 segundos. Utilice la pausa como tiempo de manipulación para volver a colocar la hembra focal dentro del cilindro y anote el tiempo para cada macho virtual en una hoja de datos. Antes de que el temporizador alcance los 11 minutos y 30 segundos, suelte la hembra focal del cilindro.
Mida el tiempo de asociación durante los próximos cinco minutos. Detenga el tiempo de asociación de medición cuando el temporizador alcance los 16 minutos y los 30 segundos. La entrada de pausa se ejecutará durante un minuto.
Utilice este tiempo de manipulación para colocar la hembra focal dentro del cilindro. Anote los tiempos de asociación para la segunda medición. Para cada macho, sume los tiempos de asociación de ambas mitades de la primera prueba de elección de pareja.
Calcular si la hembra focal tenía un sesgo lateral y qué pareja era preferida por la hembra focal como se describe en el protocolo de texto. Reorganizar las listas de reproducción para que el macho preferido anterior será animado solo durante el período de observación y el anterior hombre no preferido será animado junto con el modelo virtual femenino. Haga clic en Reproducir para continuar con la segunda parte del experimento y las entradas se reproducirán de arriba abajo a partir del período de observación de 10 minutos.
Después del período de observación, comienza una pausa de 30 segundos. Durante cada pausa, un tanque virtual vacío es visible para las hembras focales. Antes de que el temporizador alcance los 10 minutos y 30 segundos, suelte la hembra focal del cilindro e inicie la segunda prueba de elección de mate con una grabación de cinco minutos para cada macho.
Mida los tiempos de asociación para los próximos cinco minutos. Detenga el tiempo de asociación de medición cuando el temporizador alcance los 15 minutos y los 30 segundos. La entrada de pausa se ejecutará durante un minuto y 30 segundos.
Coloque la hembra focal dentro del cilindro y anote el tiempo medido para cada macho virtual. Antes de que el temporizador alcance los 19 minutos y 30 segundos, suelte la hembra focal del cilindro y mida el tiempo de asociación durante los últimos cinco minutos. Detenga el tiempo de asociación de medición cuando el temporizador alcance los 24 minutos y 30 segundos y termine el experimento.
Como se predijo para la copia de opción de relación de posición, las puntuaciones de preferencia para el macho virtual no preferido anterior aumentaron significativamente desde la primera hasta la segunda prueba de elección de pareja después de que las hembras focales se habían presentado con la opción de relación de posición simulada de una mujer modelo virtual. Este efecto se encontró en ambos tratamientos, pero no en el control donde no había ninguna hembra modelo virtual presente durante el período de observación. La puntuación de copia para el anterior hombre no preferido fue significativamente mayor en tratamientos con un modelo virtual femenino en comparación con el control.
Sin embargo, no hubo diferencia entre los tratamientos si la hembra modelo tenía o no una mancha gravid. En comparación con el control, significativamente más mujeres focales invirtieron su elección inicial de pareja en favor del anterior hombre no preferido después de que él lo observara con un modelo virtual femenino. Este resultado fue de nuevo independientemente de si tenía un punto gravid o no.
Al intentar este procedimiento, es importante saber que animar el pez virtual de una manera natural usando un controlador de juego requiere práctica. Por lo tanto, este paso podría ser el que consume más tiempo. Aunque nuestro protocolo es muy específico para el estudio de la copia de mate-elección, nuestra cadena de herramientas ofrece soluciones para estudiar varias otras preguntas sobre el comportamiento de los peces e incluso la cognición, por ejemplo, las decisiones de costa o la detección de presas de depredadores.
El uso de la animación por computadora en la investigación del comportamiento animal es un enfoque prometedor para manipular la expresión de rasgos visuales e incluso patrones de comportamiento de una manera no invasiva. Proporciona un alto grado de control y estandarización en comparación con el uso de animales vivos como estímulos.
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Descripción general
Este artículo presenta un protocolo que utiliza la cadena de herramientas de animación FishSim para la manipulación visual no invasiva en estudios de copia en la elección de pareja de molíes veleros. El método permite a los investigadores controlar la apariencia y el comportamiento de estímulos de peces animados durante experimentos conductuales.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia conductual
- Comportamiento animal
- Estudios sobre la elección de pareja
Antecedentes
- La copia en la elección de pareja es una estrategia fascinante en el comportamiento de los peces.
- Comprender este comportamiento puede proporcionar información sobre el aprendizaje social en los animales.
- La herramienta FishSim Animation Toolchain ofrece un enfoque novedoso para estudiar estas dinámicas.
- El control preciso de los estímulos es fundamental para la exactitud experimental.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un método no invasivo para estudiar la copia en la elección de pareja.
- Proporcionar un marco para crear y presentar estímulos de peces animados.
- Mejorar la comprensión de las señales visuales en la selección de pareja.
Métodos Utilizados
- Preparación de texturas corporales femeninas con y sin manchas de gestación.
- Configuración del entorno FishSim para la animación.
- Animación de estímulos de peces para presentarlos a peces de prueba vivos.
- Demostración visual del método para asegurar un flujo de trabajo adecuado.
Resultados principales
- Animación y presentación exitosas de estímulos de peces.
- Control demostrado sobre los aspectos visuales de los estímulos.
- Facilitación de experimentos conductuales con peces vivos.
- Proporcionó un protocolo claro para investigaciones futuras en esta área.
Conclusiones
- La cadena de herramientas de animación FishSim es efectiva para estudiar la copia en la elección de pareja.
- Este método permite la manipulación precisa de estímulos visuales.
- Abre nuevas vías para la investigación en el comportamiento de los peces y el aprendizaje social.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Las cadenas de herramientas de animación por computadora como FishSim permiten la manipulación precisa y no invasiva de estímulos visuales en ensayos conductuales, apoyando la validación de objetivos mediante cribado fenotípico controlado. Este enfoque reduce la dependencia de modelos animales vivos al tiempo que mejora la reproducibilidad y la estandarización en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano. El método proporciona una plataforma escalable para reducir los riesgos mecanicistas de las hipótesis sobre comportamiento social en modelos preclínicos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante el aislamiento de señales visuales como variables independientes en ensayos de copia en la elección de pareja.
- Valor operativo: Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante la presentación repetible y estandarizada de estímulos virtuales para cuantificar las respuestas de variables dependientes.
- Valor predictivo: Facilita la selección de carteras al cuantificar la influencia de rasgos específicos (por ejemplo, mancha de gestación) en la toma de decisiones sociales en sistemas relevantes para enfermedades.
Desarrollo de ensayos y cribado
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados para flujos de trabajo posteriores al permitir estímulos 3D personalizables y fotorrealistas basados en imágenes de organismos vivos.
- Valor operativo: Aborda la estandarización y reproducibilidad de ensayos mediante trayectorias de nado pregrabadas que se pueden reproducir en diferentes estímulos virtuales.
- Escalabilidad: Organiza múltiples animaciones en listas de reproducción para su presentación de alto rendimiento durante experimentos con peces vivos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Continuidad Translacional: Conecta los ensayos conductuales en fase de descubrimiento con la validación preclínica mediante mediciones cuantificables del tiempo de asociación.
- Reducción de Riesgos Mecanicistas: Se centra en la confianza predictiva al evaluar si los rasgos visuales sirven como biomarcadores para el aprendizaje social en modelos de peces.
- Avance Ajustado al Riesgo: Apoya las decisiones de continuar o no continuar al demostrar si la conducta de copia observada persiste en diferentes condiciones experimentales.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
La cadena de herramientas FishSim se integra en el continuo de descubrimiento desde la prueba de hipótesis hasta la identificación de compuestos activos, permitiendo lecturas conductuales estandarizadas que aportan información sobre la continuidad preclínica.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis mediante la manipulación precisa de la apariencia del estímulo y del comportamiento, para aclarar las contribuciones específicas de las vías en la toma de decisiones sociales.
- Selección: Ofrece listo para usar el ensayo mediante trayectorias de nado editables y texturas personalizables que aseguran una presentación consistente del estímulo entre réplicas.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes (tiempo de asociación), permitiendo comparaciones estadísticas entre condiciones experimentales.
- Investigación Translacional: Se conecta con la continuidad preclínica al proporcionar un sistema relevante para enfermedades, útil para evaluar los mecanismos del aprendizaje social.
- Reutilización Empresarial: Funciona como una capacidad reutilizable en múltiples diseños experimentales más allá de la copia en la elección de pareja, incluyendo ensayos de preferencia depredador-presa o de zonas costeras.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva mediante el aislamiento de variables visuales y la reducción de ambigüedad mecanicista en modelos de comportamiento social.
- Valor operativo: Normalización, reproducibilidad y escalabilidad mediante trayectorias de animación reproducibles y bibliotecas modulares de estímulos.
- Valor estratégico: Mejores decisiones de avance/no avance, eficiencia del capital y reducción del riesgo biológico en fases avanzadas mediante la validación temprana de objetivos en la fase de descubrimiento.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo basada en resultados conductuales cuantitativos procedentes de ensayos normalizados.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurociencia conductual y manejo de software de animación 3D.
- Depende de instrumentación capaz de generar entornos virtuales y presentar estímulos en monitores de alta resolución.
- Necesita la estandarización entre equipos de los protocolos de diseño de estímulos y de los procedimientos de grabación de animaciones.
- Implica consideraciones de adaptación entre especies de peces con capacidades visuales y repertorios conductuales diferentes.
- Está limitado por la necesidad de una validación inicial que confirme que los estímulos animados provocan respuestas naturalistas en sujetos de prueba vivos.
