Integrazione di analisi psicofisiche visive all'interno di un Y-Maze per isolare il ruolo che le funzionalità visive svolgono nelle decisioni di navigazione

Christa  M. Woodley; Aaron  C. Urbanczyk; David  L. Smith; Bertrand H. Lemasson

doi:10.3791/59281

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Articolo metodologico

Integrazione di analisi psicofisiche visive all'interno di un Y-Maze per isolare il ruolo che le funzionalità visive svolgono nelle decisioni di navigazione

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DOI:

10.3791/59281

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2 maggio 2019

Christa M. Woodley¹ , Aaron C. Urbanczyk¹ , David L. Smith¹ , Bertrand H. Lemasson¹

¹Cognitive Ecology & Ecohydraulics Team, Environmental Laboratory, US Army Engineer Research and Development Center

In questo articolo

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per dimostrare un saggio comportamentale che quantifica come le caratteristiche visive alternative, come i segnali di movimento, influenzano le decisioni direzionali nei pesci. I dati rappresentativi sono presentati sulla velocità e la precisione in cui Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) seguono i movimenti dei pesci virtuali.

Abstract

Il comportamento collettivo degli animali deriva da motivazioni individuali e interazioni sociali che sono fondamentali per la forma fisica individuale. I pesci hanno a lungo ispirato le indagini sul movimento collettivo, in particolare la loro capacità di integrare le informazioni ambientali e sociali in contesti ecologici. In questa dimostrazione vengono illustrate le tecniche utilizzate per quantificare le risposte comportamentali dei pesci, in questo caso Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), agli stimoli visivi utilizzando la visualizzazione del computer e l'analisi delle immagini digitali. I recenti progressi nella visualizzazione dei computer consentono test empirici in laboratorio, in cui le funzionalità visive possono essere controllate e manipolate finemente per isolare i meccanismi delle interazioni sociali. Lo scopo di questo metodo è quello di isolare le caratteristiche visive che possono influenzare le decisioni direzionali dell'individuo, sia solitario che con gruppi. Questo protocollo fornisce specifiche sul dominio fisico del labirinto Y, sulle apparecchiature di registrazione, sulle impostazioni e sulle calibrazioni del proiettore e dell'animazione, sui passi sperimentali e sull'analisi dei dati. Queste tecniche dimostrano che l'animazione al computer può suscitare risposte biologicamente significative. Inoltre, le tecniche sono facilmente adattabili per testare ipotesi alternative, domini e specie per un'ampia gamma di applicazioni sperimentali. L'uso di stimoli virtuali consente la riduzione e la sostituzione del numero di animali vivi necessari, riducendo di conseguenza l'overhead di laboratorio.

Questa dimostrazione mette alla prova l'ipotesi che piccole differenze relative nelle velocità di movimento (2 lunghezze del corpo al secondo) dei conspecifici virtuali miglioreranno la velocità e la precisione con cui gli occhiaie seguono i segnali direzionali forniti dal Siluette. I risultati mostrano che le decisioni direzionali dello shiners sono influenzate in modo significativo dall'aumento della velocità dei segnali visivi, anche in presenza di rumore di fondo (67% coerenza dell'immagine). In assenza di segnali di movimento, i soggetti hanno scelto le loro direzioni a caso. Il rapporto tra velocità decisionale e velocità del segnale era variabile e l'aumento della velocità del cue aveva un'influenza modestamente sproporzionata sulla precisione direzionale.

Introduzione

Gli animali percepiscono e interpretano continuamente il loro habitat per prendere decisioni informate quando interagiscono con gli altri e navigano in un ambiente rumoroso. Gli individui possono migliorare la loro consapevolezza situazionale e il processo decisionale integrando le informazioni sociali nelle loro azioni. L'informazione sociale, tuttavia, deriva in gran parte dall'inferenza attraverso segnali involontari (cioè improvvise manovre per evitare un predatore), che possono essere inaffidabili, piuttosto che attraverso segnali diretti che si sono evoluti per comunicare messaggi specifici (ad esempio, il waggle danza nelle api melande)¹....