Y-Maze内の視覚心理物理学アッセイを統合し、ナビゲーション上の意思決定で視覚的特徴が果たす役割を分離する

サマリー

ここでは、モーションキューなどの代替視覚特徴が魚類の方向性決定にどのように影響するかを定量化する行動アッセイを示すプロトコルを提示する。代表的なデータは、ゴールデンシャイナー(Notemigonus crysoleucas)が仮想魚の動きに従う速度と正確さで提示されます。

要約

集団動物の行動は、個々のフィットネスに不可欠な個々の動機や社会的相互作用から生じます。魚は長い間、集団的運動、特に環境と社会情報を生態学的な文脈にまたがって統合する能力に関する調査に影響を与してきました。このデモンストレーションでは、魚の行動応答を定量化するために使用される技術を示します, この場合, ゴールデンシャイナー (ノエミゴヌスクライソロルカス),コンピュータの視覚化とデジタル画像分析を使用して視覚刺激に.コンピュータビジュアライゼーションの最近の進歩により、視覚的な特徴を制御し、社会的相互作用のメカニズムを分離するために細かく操作できるラボでの実証的なテストが可能になります。この方法の目的は、孤独かグループかにかかわらず、個人の方向性の決定に影響を与えることができる視覚的特徴を分離することです。このプロトコルは、物理Y迷路ドメイン、記録装置、プロジェクターとアニメーションの設定とキャリブレーション、実験的なステップとデータ分析に関する詳細を提供します。これらの技術は、コンピュータアニメーションが生物学的に有意な応答を引き出すことができることを示している。さらに、この技術は、幅広い実験用途に対する代替仮説、ドメイン、および種のテストに容易に適応可能です。仮想刺激の使用は必要な生きている動物の数の減少そして取り替えを可能にし、結果として実験室のオーバーヘッドを減らす。

このデモンストレーションでは、仮想コンセ異性の移動速度(2体の長さ/秒)の小さな相対的な差が、仮想によって提供される方向の手がかりに従う速度と精度を向上させるという仮説をテストします。シルエット。結果は、背景雑音(67%の画像の一貫性)が存在する場合でも、視覚的な手がかりの速度の増加によって輝く方向決定が大きく影響を受けることを示しています。モーションキューがない場合、被験者はランダムに方向を選択しました。意思決定速度とキュー速度の関係は可変であり、キュー速度の増加は方向精度に対してやや不均衡な影響を及ぼしました。

概要

動物は、他の人と対話し、騒々しい環境をナビゲートする際に、情報に基づいた意思決定を行うために、継続的に生息地を感知し、解釈します。個人は、ソーシャル情報を行動に組み込むことで、状況認識や意思決定を強化することができます。しかし、社会的情報は、主に、特定のメッセージを伝えるために進化した直接信号(例えば、ワグル)を介して進化した直接信号を介してではなく、信頼できない可能性がある意図しない手がかり(すなわち、捕食者を避けるために突然の操縦)を介して推論に起因する。ミツバチで踊る)¹.特に個人がグループで旅行する場合、個人がソーシャル キューや感覚情報の価値を迅速に評価する方法を特定することは、調査者にとって困難な作業です。ビジョンは、社会的相互作用2、3、4を支配する上で重要な役割を果たし、研究は、各個人の視野に基づいて魚学校で発生する可能性のある相互作用ネットワークを推測している5、 ⁶.しかし、魚学校は動的なシステムであり、グループメンバー間の相互作用から生じる固有の共線性と交絡要因のために、特定の特徴や近隣の行動に対する個々の応答を分離することは困難です。このプロトコルの目的は、代....

プロトコル

すべての実験プロトコルは、環境研究所、米国陸軍エンジニアと研究開発センター、ビックスバーグ、MS、米国(IACUC# 2013-3284-01)の機関動物ケアおよび使用委員会によって承認されました。

1.感覚迷路の設計

1. 専用ルームの透明なサポートプラットフォームの上に設置された防水ポリメタクリレートY迷路プラットフォーム(自社製)で実験を行います。プラットホームは1.9 cmの厚さであり、幅1.3 m、長さ1.3 mおよび高さ0.19 mである押し出されたアルミニウムの4つの7.62 cmのビームによって支えられている。
2. 施工と決定領域を同一に構築する(図1A)。ここでは、Y迷路の腕は、長さ46センチ、幅23センチ、奥行き20cmで、中央の決定エリアは直径約46cmです。
3. Y迷路の下部にある白いプロジェクトスルーシアタースクリーンを付けて、視覚的な刺激をドメインに投影します。
4. Y迷路の側面を白いビニールでコーティングし、外部の視覚刺激を制限します。
5. リモートで制御されたクリアゲート(クリアモノフィラメント経由)を設置し、中央の決定エリアから保持エリアを分割し、順化後に被験者を迷路に放出します。
6. 外部の部屋や廊下からの光の影響や影の動きを最小限に抑えるために、ドアフレームの床に届く遮光ブラインドなど、....

結果

仮説とデザイン

この実験システムの有用性を実証するために、ゴールデンシャイナーが視覚的な合図に従う精度は、そのキューの速度で向上するという仮説をテストしました。野生型ゴールデンシャイナーを使用した(N=16、体長、BL、および湿式重量、WW、63.4±3.5mmおよび1.8±0.3g、敬意を払って)。視覚刺激(リーダー/ディストラクタ比)の一貫性は0.67に固定され、モーションキュー(リーダー)がディストラクタに対して移動する速度を操作しました。指向性の手がかりを提供するリーダーシルエットの速度レベルは、0-10 BL/s(2の増分)の範囲で、^魚12における活動の持続的、長期、またはバーストスイミングモードを反映すると一般的に考えられる速度の範囲に及ぶ。コントロールレベル0では、リーダーのシルエットはランダムに指向されたディストラクタの間で目的地の腕に向.......

ディスカッション

視覚的な手がかりは、黒と白の格^子13にさらされた魚の光運動応答を引き起こすことが知られており、近隣の速度が動的相互作用を支配する上で影響力のある役割を果たすという理論的および経験的証拠が増加しています。魚学校で観察^{7,14,15,16,17}.対照的な仮説は、グループ内の個人が、すべての識別可能な手^がかり14に比例して反応する、モーションしきい値^応答17を採用する、衝突時間^{を監視するなど、近隣の動きを統合する方法を説明するために存在する18.}これらの代替仮説をテストする最初のステップは、その根底にある仮定を検証することです。ここ.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
黒と白のIPカメラ	ノルダス、バージニア州リーズバーグ、米国
https://www.noldus.com/ 押し出しアルミニウム	80/20 Inc.、コロンビアシティ、インディアナ	、米国 3030-S	https://www.8020.net 3.00" X 3.00" スムース T-スロット プロファイル、8 つのオープン T スロット
ナガス スターター Vpak、1.5 mm 押し出しペレット	Zeigler Bros. Inc.、Gardners、PA、USA		http://www.zeiglerfeed.com/
ゴールデンシャイナーズ	ソールミノーファーム、アーカンソー		http://saulminnow.com/
ImageJ（v 1.52h)フリーウェア	国立衛生研究所(NIH)、米国
https://imagej.nih.gov/ij/ LEDトラック照明	Lithonia Lightening、Conyers、GA、USA	BR20MW-M4
https://lithonia.acuitybrands.com/residential-track Oracle 651ホワイトカットビニール	651Vinyl、ルイビル、ケンタッキー州、米国	651-010M-12:5フィート	http://www.651vinyl.com。様々なサイズを注文できます。
PowerLite 570 オーバーヘッドプロジェクタ	Epson, Long Beach, CA, USA	V11H605020	https://epson.com/For-Work/Projectors/Classroom/PowerLite-570-XGA-3LCD-Projector/p/V11H605020
Processing (v 3) フリーウェア	Processing Foundation
https://processing.org/ R (3.5.1) フリーウェア	The R Project for Statistical Computing		https://www.r-project.org/
Ultra-white360シアタースクリーン	代替スクリーンソリューション、クリントン、ミシガン州、米国	1950 https://www.gooscreen.com	。特別なカットサイズの
Z-HABシステム	Pentair Aquatic Ecosystems、アポプカ、フロリダ州、米国		https://pentairaes.com/ を呼び出す必要があります。詳細とサイズについてはお問い合わせください。

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