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

Il nostro protocollo ci consente di imitare le caratteristiche visive che un pesce che si muove liberamente può sperimentare quando viaggia in gruppo e quantificare il modo in cui tali funzionalità influenzano le loro decisioni di navigazione. Questa tecnica può essere utilizzata per collegare le decisioni direzionali a livello individuale in risposta a uno spunto sensoriale per vedere come cambiano tali decisioni in base alle azioni degli altri. I nostri metodi forniscono informazioni su come gli animali valutano e navigano nel loro ambiente e sulle proprietà emergenti associate al processo decisionale collettivo, all'intelligenza artificiale e ai sistemi ingegnerizzati complessi.

Condurre test psicofisici su individui che si muovono liberamente è una sfida. Ci sforziamo continuamente di massimizzare il controllo sull'esperienza sensoriale dell'animale senza biasing il loro comportamento attraverso segnali indesiderati dall'apparecchiatura. La documentazione video è un formato eccellente per chiarire metodi sperimentali complessi in quanto aumenta la trasparenza e, si spera, la riproducibilità.

Inizia posizionando una piattaforma di labirinto Y in polimetil metacrilato a tenuta d'acqua costruita su misura sulla piattaforma di supporto trasparente in una stanza dedicata. La tenuta del braccio Y e le aree di dominio sinistro e destro dovrebbero essere identiche nella costruzione. Ad esempio, qui i bracci del labirinto Y sono lunghi 46 centimetri, 23 centimetri di larghezza e 20 centimetri di profondità, con un'area decisionale centrale di circa 46 centimetri di diametro.

Installare una videocamera gigabyte ethernet in bianco e nero per registrare il labirinto dall'alto e registrare i comportamenti del pesce e le proiezioni visive con cavi di protocollo Internet di nove metri collegati a un computer con una scheda Ethernet gigabyte in una sala di controllo. Quindi, utilizzare il software del computer collegato per regolare le impostazioni della fotocamera in modo che la chiarezza dell'immagine sia ottimizzata per visualizzare i comportamenti pertinenti. Installare quattro sistemi di illuminazione a binario sopraelevati lungo le pareti della sala sperimentale, posizionando le luci per evitare riflessi sul labirinto.

Fissare un proiettore a corto lancio sul bordo inferiore della struttura di supporto del labirinto e impostare la risoluzione di proiezione su 1440 per 900 pixel. Quindi utilizzare un programma di elaborazione delle immagini per misurare e correggere qualsiasi distorsione della luce creata dal proiettore. Prima di iniziare le prove sperimentali, impostare le condizioni ambientali nel labirinto su quella del sistema di detenzione e trasferire gli animali nel dominio per un massimo di 40 minuti al giorno per cinque giorni senza gli stimoli visivi generati dal computer.

Durante questo periodo, selezionare, assegnare, pesare, misurare e trasferire il pesce soggetto alle vasche sperimentali. Per avviare un test psicofisico, accendere il proiettore della stanza e i sistemi di binari luminosi a diodo che emettono luce al livello predeterminato di luminosità per consentire alle lampadine di riscaldarsi. Aprire il programma di visualizzazione della fotocamera e caricare le impostazioni per l'apertura, il colore e la registrazione salvate durante la configurazione per garantire la migliore qualità del video e attivare la fotocamera da utilizzare per la registrazione.

Selezionate Carica feature (Load Features) dal menu a discesa Fotocamera (Camera) e passate alla cartella Impostazioni fotocamera salvata. Aprire le impostazioni salvate per confermare la qualità del video e fare clic su Scatto continuo prima di chiudere il programma visualizzatore. Utilizzando il programma sperimentale predeterminato con esposizioni randomizzate al trattamento del soggetto nel corso dell'esperimento, inserire i valori selezionati per lo studio corrente e registrare i dati della combinazione di trattamento nel quaderno di laboratorio e premere la chiave di ritorno nel Vfish.

pde per avviare le proiezioni visive. Quando il pesce virtuale appare nel dominio, registrare l'ora dell'orologio e sollevare il cancello di attesa. Terminare la prova quando il 50% del corpo del pesce soggetto si sposta in un braccio di scelta o quando trascorre il periodo di dosaggio sperimentale designato.

Registra l'ora dell'orologio, gli orari di inizio e di arresto dal cronometro e la scelta del pesce. Interrompere la registrazione video e premere pausa nel programma di stimoli visivi per richiedere all'utente i dati dei risultati della prova. Dopo la conferma della selezione, il programma tornerà alla prima schermata e attenderà i valori per la prossima prova sperimentale.

Quindi, riportare il pesce nel suo serbatoio di detenzione e posizionare il pesce successivo nell'area di detenzione Y braccio per la prova successiva. Al termine di una sessione, premere stop nel programma una volta che l'ultimo pesce della sessione ha preso la decisione di scrivere i dati della sessione su file. Ripetere lo scambio d'acqua al termine della sessione mattutina per garantire la stabilità della qualità dell'acqua tra le prove e rivedere il quaderno da laboratorio per prendere le note necessarie.

Dopo la prova dell'ultimo pomeriggio, premere stop nel programma di stimoli visivi per emettere i dati raccolti nella cartella data out. In questo esperimento rappresentativo, la maggior parte del pesce ha mostrato un miglioramento significativo della precisione con cui hanno seguito gli stimoli direzionali con l'aumentare della velocità di tali stimoli. Tuttavia, l'andamento della velocità delle decisioni è stato incoerente e altamente variabile tra i livelli di velocità di stimolo, suggerendo che ci sono voluti soggetti in media da cinque a 20 volte più a lungo per prendere la loro decisione quando gli stimoli si muovevano rispetto a quando non lo erano.

I nostri metodi possono essere ampliati per includere test degli effetti dello stress subtale sui tempi di risposta e coerenza su come le informazioni sociali vengono scambiate e trasferite tra individui. La nostra tecnica ha integrato con successo i labirinti Y e un saggio casuale sul movimento dei punti, aiutando a scoprire le regole sensoriali che gli individui seguono quando navigano nell'ambiente circostante. Quando si lavora con acqua ed elettricità, utilizzare precauzioni di sicurezza, come interruttori GFCI, anelli a goccia e calzature antiscivolo resistenti agli urti per ridurre la possibilità di scosse elettriche e scivolamenti.