Riproduzione automatica Interactive Video per gli Studi di comunicazione animale

L'obiettivo generale del seguente esperimento è utilizzare un sistema automatizzato di riproduzione video interattivo per studiare il comportamento di corteggiamento nelle femmine di pesce spada. Questo viene realizzato modellando un pesce digitale maschio, aggiungendo movimento e interattività, e creando regole che ne definiscano il comportamento rispetto al pesce sottoposto allo studio. In questa dimostrazione, un maschio virtuale seguirà i movimenti di una femmina reale per configurare il sistema.

Un acquario affiancato da due monitor viene costruito e collegato al sistema di osservazione per tracciare i soggetti in tempo reale. I dati sul movimento vengono quindi inviati al programma di riproduzione video interattiva su un server separato, al fine di determinare il movimento dello stimolo animato sullo schermo. Una volta che il sistema è operativo, le femmine hanno la possibilità di scegliere simultaneamente tra un maschio conspecifico e un maschio eterospecifico posizionati su lati opposti dell'acquario.

In definitiva, la preferenza nel comportamento di corteggiamento che le femmine di pesce mostrano verso maschi di una specie simile può essere influenzata dall'aggiunta di uno stimolo maschile interattivo. A illustrare la procedura sarà Tricia Bakowski, ex studentessa laureata del mio laboratorio e attuale dipendente della Dreamworks SKG. Posizionare una telecamera sopra il serbatoio e collegarla a una scheda video per l'osservazione.

Effettuare le regolazioni in modo che l'intero acquario sia in vista. Configurare il sistema di visualizzazione byob Observe per ricevere le informazioni di tracciamento dalla telecamera. Successivamente, abilitare il plugin per il visualizzatore BYOBs Observe che invia le coordinate al server di animazione tramite un indirizzo IP di rete specificato.

Per iniziare la calibrazione, accendere il server di animazione e aprire il file setup txt della visualizzazione interattiva. Inserire la larghezza dello schermo e l'altezza dello schermo in pixel sotto il numero del monitor, e sotto il numero del tipo di programma inserire calibrazione. Assicurarsi di salvare queste modifiche.

Successivamente, fare doppio clic sull'icona del programma di riproduzione video interattivo o IVP per avviare il programma, assicurando così una corretta corrispondenza tra i dati del visualizzatore e l'output interattivo dell'IVP. Inserire le dimensioni del serbatoio come precedentemente configurate nel sistema di visualizzazione, per correggere il fatto che le estremità dell'acquario siano più piccole dei monitor. Utilizzare la tastiera per spostare l'area di visualizzazione o il portale visivo degli stimoli in modo da allinearli con le estremità del serbatoio di prova visualizzate sul server di animazione.

La finestra visiva rosa viene replicata su un monitor di prova e la finestra visiva blu sull'altro. Successivamente, regolare la dimensione dell'immagine del pesce maschio su entrambe le finestre visive fino a raggiungere la dimensione desiderata dello stimolo. Utilizzare lo stimolo di calibrazione standard e ridimensionarlo a 66,7 millimetri facendo riferimento a un parametro standard.

Spostare le caselle sul display in modo che siano allineate ai bordi del serbatoio di prova. Utilizzare i tasti queue o w per spostare le caselle verso o lontano dal centro del pesce per configurare il sistema. Posizionare un monitor CRT a ciascuna estremità di un acquario da 80 litri riempito con acqua pulita e assicurarsi che la luminosità dei due monitor sia identica.

Caricare il modello da testare in questa dimostrazione. Vengono selezionati i file corrispondenti ai maschi secondo, al fosforo, al birmano e al maschio secondo ex MechE. Scegliere, tra l'insieme non interattivo o interattivo, il lato e la fase in cui ciascuno stimolo apparirà e la dimensione desiderata di ciascuno stimolo.

Successivamente, scegliere se i movimenti dei due stimoli devono essere speculari o non speculari. Infine, le manifestazioni di corteggiamento del maschio possono essere rese interattive selezionando l'impostazione predefinita, in cui la pinna dorsale viene sollevata solo durante una visualizzazione laterale di corteggiamento, oppure una distanza. Il soggetto deve provenire dal maschio per innescare una risposta.

Per iniziare una sessione di prova, aprire la configurazione del display interattivo, il file txt e impostare il tipo di programma su test in tempo reale e il numero, e il nome dell'esperimento sullo stesso nome del file che contiene i dati dell'esperimento. Accendere il programma IVP, ma non premere avvio. Questo lascerà uno schermo vuoto per il periodo di acclimatazione.

Posizionare delicatamente il pesce soggetto nell'acquario e lasciarlo ambientare per 10 minuti. Prima del test, avviare il by observe viewer 2.0 e l'IVP. I stimoli video vengono presentati ai soggetti in una prova composta da due fasi di 20 minuti ciascuna.

Una fase consiste in segmenti della durata di quattro o cinque minuti, un esempio dei quali è mostrato qui. Nel primo segmento, la femmina viene abituata all'acquario di prova per cinque minuti mostrando uno schermo monocromatico su entrambi i monitor. Nel secondo segmento, un diverso stimolo video viene visualizzato sul monitor sinistro e destro per altri cinque minuti.

Immediatamente dopo la presentazione degli stimoli video, su entrambi i monitor viene nuovamente visualizzata una schermata monocromatica per cinque minuti. Nel quarto e ultimo segmento, vengono presentati gli stimoli del secondo segmento, ma la posizione di ciascuno stimolo viene invertita. Questo fornisce un controllo interno per ogni femmina rispetto a un eventuale bias laterale.

La seconda fase può ripetere lo stesso schema con un diverso insieme di stimoli presentati contemporaneamente. Al termine di tutte le fasi, rimuovere il soggetto e introdurre il pesce successivo da testare; per controllare sistematicamente i bias laterali e gli effetti d'ordine, variare lateralità e ordine di presentazione tra i soggetti. Lo stimolo interattivo mostrato qui in rosso segue da vicino la posizione orizzontale della femmina, mostrata in blu, in tempo reale.

Le tre regole che guidano il comportamento del maschio sono le seguenti, dove la direzione X indica la lunghezza del serbatoio e la direzione indica la larghezza del serbatoio. Regola uno: il maschio simulato segue sempre l'individuo attraverso lo schermo, tracciandolo nella direzione Z. Regola due: la pinna dorsale del maschio simulato viene sollevata solo quando effettua una visualizzazione laterale di corteggiamento.

Regola tre: il pesce maschio simulato con coda a spada eseguirà la visualizzazione laterale di corteggiamento solo per il 50% del tempo totale in cui viene mostrato alla femmina. La visualizzazione laterale di corteggiamento viene innescata quando il pesce maschio si trova entro un quarto della lunghezza del corpo del maschio dalla femmina nella direzione Z. La visualizzazione laterale di corteggiamento è indipendente dalla vicinanza della femmina al monitor.

Nell'associazione nella direzione X, il tempo viene calcolato automaticamente dall'osservatore e viene definito come la durata per cui una femmina si trova entro 10 centimetri da uno dei due monitor o da altri stimoli non interattivi. I risultati ottenuti con il sistema IVP mostrano che le femmine di X hanno manifestato una forte preferenza per i segnali visivi della propria specie. Tuttavia, quando le femmine sono state sottoposte a test con maschi conspecifici e eterospecifici interattivi, non hanno mostrato alcuna preferenza dopo lo sviluppo del comportamento. Questa tecnica ha permesso ai ricercatori nel campo del comportamento animale di esplorare le interazioni sociali mediante algoritmi quantitativi.