Name: コンピュータによって生成された動物モデルの刺激 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-07-29T00:00:00.000+00:00
Duration: 26 min 43 s
Description: 学ぶコンピュータ生成刺激を用いた動物行動研究法。ジャッキードラゴンをモデルに3Dスキャン、テクスチャマッピング、ボーン設定、ロトスコーピングによるアニメーション作成プロセスを解説。科学的コミュニケーションの新たな視覚的手法を探求する。

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私はモデルの設計およびアーカイブビデオへのアクセスに非常に助けのための動物行動の統合的研究（CISAB）センターからのダニエルヴァンダイクに感謝したいと思います。クリストファーエヴァンス（CISABは）ダニエルワーナーが（シドニー大学）剥製のモデルを提供する技術サポートを、提供し、そしてリチャードピーターズ（オーストラリア国立大学）は、初期の設計機能を提供する。

アニメーションのデザインオブジェクトのスキャン剥製のトカゲを取得する。コニカミノルタVI - 9iのあるモデルをスキャン。それは50,000ポリゴンの単一のポリゴンメッシュの3Dオブジェクト（*. LWOと*. objファイル）を生成します。モデラーとレイアウト：光波® V8.3は、3Dアニメーションのために使用される2つのプログラムを持っています。光波®モデラーのデザインやオブジェクトを操作します。ライト®のレイアウトプログラムは、アニメーションのシーンを作成します。見出し（Y）、ピッチ（X）、及び銀行（Z）：光®モデラーとレイアウトは、位置決め、方向、および回転の3つの次元を持っている。 テクスチャの取得二つの角度（正面と直交）、の3つの位置（正面、、直交腹側、および背側）と3つのボディ領域の部分（頭、体、尾、四肢）から12.8万画素のキヤノンEOS 5Dデジタルカメラを使用して、ライブトカゲを撮影標準化された色に白をバランスするために紙の白いシート上に。 Adobe ® Photoshop ®の要素3.0で一緒に写真を融合させる。 ライト®モデラーのアトラスのUVマップを作成します。 UVマップは、ポリゴンを接続文字列にオブジェクトを分割します。独立したJPEG画像を作成するためにグラブV1.2とアトラスのUVマップのJPEGのイメージをキャプチャします。 Adobe ® Photoshop ®の要素3.0にバックグラウンド層としてIMBED。 ライト®モデラーの、トカゲ上の特定の領域を識別するために、アトラスのUVマップ上で強調表示ポリゴン。トリミング領域と背景アトラスUVマップ、JPEGに重ね合わせる。すべての写真の断片がアトラスUVマップJPEGの上に積層されたときに、背景を削除し、単一のTIFFファイルを作成します。ライト®モデラーにTIFFファイルをインポートし、UV座標を割り当てます。 注入Skelegonsアンドボーンズライト®モデラーでは、skelegonsを設計し、埋め込まれていた。 Skelegonsは骨のためのプレースホルダとして作用した。 61の骨を作成します。頭をシミュレートするために使用される一つの大きなskelegonで、ジャッキー竜の脊椎の数を模倣するskelegonsを作成します。首から下に尾の先端に仮想脊柱を作成します。四つんばいで構成されて前肢を、ヒューズは脊柱に、それぞれをskelegons。すべてskelegonsが作成されると、skelegonsが骨に変換される光®レイアウト、オブジェクト全体を送信します。 重量の網掛けの設定独立したウェイトマップは、-100％から+100％までの値の範囲は、均等に動きを配布する必要があります。四肢、尾、および（+）正のウェイトマップの値を持つヘッドを指定。 （ - ）ウェイトマップ値体の負を与える。 アーカイブビデオからの刺激キャプチャオード、ピーターズ、エヴァンス、＆テイラー、2002;アーカイブトカゲの映像は（初期ビデオ取得のために、オードとエバンス、2002を参照して、そのエンクロージャで開催されたライブトカゲにソニートリニトロンモニターにソニーミニDVデジタルビデオレコーダーPALプレーヤーを使って示されたバンダイクとエバンス、2007）。トカゲの応答がエンクロージャからメーターに約置かキヤノン（MV650i）デジタルビデオカメラを用いて記録した。トカゲのサイズは、ディスプレイモニタ上に止まり木の代表的なサイズに縮小した。アップルのQuickTime™V7.0の個々の連続した​​JPEG画像としてエクスポートします。 刺激レプリケーションのロトスコーピング &quot;ロトスコーピングは、&quot;オブジェクトのアニメーションが（Gatsey、ミドルトン、ジェンキンス、＆シュービン、1999）背景のシーケンスのフォアグラウンドでフレームごとに重畳されているテクニックです。ライト、カメラ、オブジェクト、およびバックグラウンド特性をシーンのために制御できるライト®レイアウト、アニメーションを送る。 AppleのQuickTime™Player 7.0を使用して、イメージシーケンス（JPEG）などのアーカイブ、デジタルビデオおよびエクスポートからモーターのパターンを選択してください。オブジェクトは、カメラビューになっている必要があります。背景にイメージシーケンスの最初のJPEGをインポートします。骨を使用してオブジェクトを操作し、背景画像を反映した現在の位置に重ね合わせる。各フレームは、&quot;キーフレーム&quot;するオブジェクトの位置が保存されるようになっている。次の連続した​​イメージで背景画像を交換し、新しい位置にオブジェクトを操作する。シーケンスが終了するまでプロセスを繰り返します。 完了のためにシーケンスをレンダリング大規模なシーケンスクリップまたはバッチ処理は、レンダリングファーム司令官v2.9を使用してレンダリングされます。より高速なレンダリングを支援するために、プロセッサのシリーズを生産するためにコンピュータをファームコマンダー（RFC）のリンクをレンダリングします。四アップルMac G5デュアルプロセッサ（8スレッド）は、こうして4時間に時間を短縮、レンダリングを配布するために使用された。すべてのシーケンスは、PAL - DV規格（; 5:1の圧縮、水平解像度575ライン、25フレームS - 1 720 576円ピクセルの解像度）で維持した。

<ol><li>Gatesy, S. M., Middleton, K. M., Jenkins, F. A., Shubin, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+preservation+of+foot+movements+in+Triassic+theropod+dinosaurs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional preservation of foot movements in Triassic theropod dinosaurs.</a> Nature. 399, 141-144 (1999).</li>
<li>Newtek, Inc, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lightwave+%5B8%5D+Reference+Manual%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Lightwave [8] Reference Manual.</a> , Newtek, Inc. San Antonio, Texas. (2004).</li>
<li>Ord, T. J., Evans, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactive+video+playback+and+opponent+assessment+in+lizards%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Process%22%5BJournal%5D)">Interactive video playback and opponent assessment in lizards.</a> Behav. Process. 59, 55-65 (2002).</li>
<li>Ord, T. J., Peters, R. A., Evans, C. S., Taylor, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+video+playback+and+visual+communication+in+lizards%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Digital video playback and visual communication in lizards.</a> Anim. Behav. 63, 879-890 (2002).</li>
<li>Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+considerations+and+techniques+for+constructing+video+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Ethol%22%5BJournal%5D)">Design considerations and techniques for constructing video stimuli.</a> Acta Ethol. 3, 49-54 (2000).</li>
<li>Van Dyk, D. A., Evans, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Familiar-unfamiliar+discrimination+based+on+visual+cues+in+the+Jacky+dragon%2C+Amphibolurus+muricatus%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Familiar-unfamiliar discrimination based on visual cues in the Jacky dragon, Amphibolurus muricatus.</a> Anim. Behav. 74, 33-44 (2007).</li>
</ol>

資金は、マッコーリー大学のCISABと心理学科大学院賞、およびオーストラリアの研究評議会によってサポートされていました。研究は、マッコーリー大学動物倫理委員会（2003/014）とニューサウスウェールズ州国立公園野生生物サービス（S11024）の倫理指針に従って行った。

コンピュータによって生成されたアニメーションは、ますます動物行動で通信に関する質問を調査するための一般的なツールになりつつあります。アニメーションの技術を使用して、研究者は信号のデザインの特定の側面に焦点を当て、これまで限られた技術のために調査することができなかった機能を操作することができます。従来の段階的な動物はまだ理論的な原則を示すに遭遇したものの、アニメーションの技術は現在、より詳細な相互作用を調べるための洗練されたツールを提供しています。

<table><tbody><tr><td>New Item</td><td>デジタルカメラ</td><td>Konica Minolta Holdings, Inc.</td><td>VI-9i</td><td>3Dメッシュの取得に使用（New Dawn&amp;#174; - Bexley North, NSW Australiaが実施）</td></tr><tr><td>Lightwave&amp;#174; 3D</td><td>ソフトウェアプログラム</td><td>NewTek Inc.</td><td>v8.3</td><td>アニメーションの作成用</td></tr><tr><td>Canon</td><td>デジタルカメラ</td><td>Canon, inc.</td><td>EOS 5D</td><td>12.8メガピクセル</td></tr><tr><td>Grab</td><td>ソフトウェアプログラム</td><td>Apple</td><td>v1.2</td><td>写真からのテクスチャ抽出およびUVマッピング用</td></tr><tr><td>Adobe&amp;#174; Photoshop&amp;#174; Elements</td><td>ソフトウェアプログラム</td><td>Adobe</td><td>v3.0</td><td>写真からのテクスチャ抽出用</td></tr><tr><td>Render Farm Commander</td><td>ソフトウェアプログラム</td><td>Bruce Rayne&amp;#169;</td><td>v2.9</td><td>ローカルエリアネットワークを介した大量レンダリング用</td></tr><tr><td>Mac Pro</td><td>コンピュータ</td><td>Apple</td><td></td><td>デュアルプロセッサ4基（8スレッド）；アニメーションの作成およびレンダリング用</td></tr><tr><td>Sony MiniDV</td><td>デジタルビデオレコーダー</td><td>Sony Corporation</td><td>GV-D300E</td><td>刺激提示中の刺激再生用</td></tr><tr><td>Sony Trintron</td><td>カラービューファインダー</td><td>Sony Corporation</td><td>PVM-14M2A</td><td>刺激提示用のモニター1台</td></tr><tr><td>Canon</td><td>デジタルビデオカメラ</td><td>Canon, inc.</td><td>MV650i</td><td>刺激提示中の行動記録用</td></tr></tbody></table>

コンピュータによって生成された動物モデルの刺激

Computer-Generated Animal Model Stimuli

動物間の通信は、多様で複雑です。動物は聴覚、地震、化学的感覚、電気的、または視覚信号を使用して通信することがあります。特に、通信のための視覚的な信号の設計上の制約を理解することは大きな関心を集めてきました。動物の相互作用を調査するための伝統的な方法は、基本的な観測技術を使用している、出会い、または形態の物理的な操作を上演した。控えめな方法は、ミラー、静止画、またはモデルのような原油の再生ツールを使用して同種を、シミュレートすることを試みた。技術がより高度になっているように、ビデオの再生には、ビジュアルコミュニケーションを検討するために別のツール（ローゼンタール、2000）として浮上している。しかし、さらに一歩を移動するには、コンピュータアニメーションのアプリケーションは、現在研究者が具体的に同種の社会的応答を引き出すために必要な重要なコンポーネントを分離することができます、との相互作用を制御するためにこれらの機能を操作する。ここで、私はモデルとしてジャッキードラゴンを使ってアニメーションを作成する方法の詳細を提供しますが、このプロセスは、他の種のための適応可能性があります。アニメーションを構築する際に、私は、オブジェクトの形態を変更、テクスチャを追加し、骨をインストールし、誇張された動きを妨げる匹敵する重量のシェーディングを提供するために、光3Dを使用することを選択。アニメーションは、重要な運動機能を複製するために、モータのパターンを選択するために照合されます。最後に、シーケンスは、プレゼンテーションのための個々のクリップにレンダリングしなければなりません。他の適応手法があるが、この特定のメソッドは、段階的な相互作用に顕著と社会の両方の応答を引き出すのに有効であることが実証されていた。

モデルとしてジャッキー竜を使用して作られた刺激。

動物間のコミュニケーションは多様で複雑です。動物は、聴覚、地震波、化学感覚、電気、または視覚的な信号を用いてコミュニケーションを行う場合があります。...

こんにちは。私はオーストラリア、シドニーのマクイリー大学にある動物行動統合研究センターのKevin wです。このビデオ形式の記事では、動物行動実験におけるコンピュータアニメーションの活用についてお話しします。具体的には、これらのモデルを実際にどのように製作するかについて解説します。今日、アニメーションは現代文化において広く普及していますが、科学や科学関連の研究という点では、あまり多くは見られません。しかし、科学のためのアニメーション作成の初期の試みは、非常に基本的なプロセスから始まっており、それらは多くの場合、物体や特定の標本の特定部分をスライスしてスキャンする手法を含んでいました。また、身体の特定の部位を合わせてアニメーションに連動させるために、ポイントライトディスプレイのようなバイオロジカルモーションに似た手法も用いられてきました。さらに、アニメーションを作成したい場合は、誰かがゼロから構築する必要がありました。アニメーションを用いることで、交配や求愛など、動物行動における多くの事象を研究することが可能になりました。ここでは特に、コミュニケーション、あるいは視覚的コミュニケーションについて見ていきます。アニメーションの活用は、直接的な相互作用の観察や、手術のような侵襲的な手法といった従来の手法よりもはるかに高度なアプローチです。そこで本記事では、この特定のモデルをどのように作成するのかという概要を説明し、このモデルをどのようにスキャンするのかについて解説します。ここでは、テクスチャの追加方法、UVマッピング、ボーンの設定、ウェイト塗り（ウェイトペイント）、ロトスコープ用の刺激のキャプチャ方法、そして最終的に完全なシーケンスを得るまでのレンダリング工程について解説します。アニメーション全体を作成するには、主に8つのステップがあります。最初のステップは、オブジェクト全体の3Dスキャンデータを用意することです。これにより、オブジェクトの基本的な形状が作成されます。次に、よりリアルな質感を与えるためのテクスチャを追加します。このテクスチャはUVマップに展開され、テクスチャの特定の箇所をオブジェクト上の正確な位置に配置できるようになります。その後、オブジェクトを操作し、ボーンとして作成されるリギング（スケルトン）を追加します。次に、動きの中でオブジェクトに全体的なバランスの視点を与えるために、ウェイトシェーディングを加えます。その後、オブジェクトの動きをモデル化するための特定の刺激をキャプチャする必要があります。キャプチャした画像の上にこれらの動きをロトスコープし、最後に、ビデオ再生に使用可能な読み取り可能な形式でシーケンスをレンダリングします。なお、モデルとして使用するために剥製標本を用意しました。ここでは、Konica Minolta vi-9iを用いて3Dオ

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

本稿では、同時に複数の認知行動をテストし、げっ歯類のために神経活動を記録することができる完全に自動化された汎用性の高いシステムを提案する。...

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

手順は脳波、筋電図、脳乳酸濃度が監視されながらoptogenetically大脳皮質錐体ニューロンの活動を操作するために記述されている。彼らは自発的睡眠/覚醒サイクルを受けながら、実験的な録音はケーブルつながマウスで実行されます。...

同時脳波、リアルタイム乳酸濃度の測定と齧歯類大脳皮質ニューロン活動のOptogeneticマニピュレーション

出典: Zhao, Z. et al.高周波刺激によるマウス歯状回の活性化のための侵襲的方法J. Vis.

マウス歯状回における神経細胞の活性化と神経新生を強化するための高周波刺激

このビデオは、GABA作動性内側中隔ニューロンに光感受性イオンチャネルを持つ遺伝子操作マウスモデルでシータ振動を調節するプロトコルを示しています。このプロトコルは、光パルスを海馬に送達することにより、ニューロンの活動を同期させ、局所的な磁場電位として記録されるシータ振動を生成することを目的としています。...

マウスモデルにおけるシータ振動の選択的操作

このビデオは、神経活動を記録するための外科的埋め込みデバイスを使用して、ラットの閉ループ刺激の動作を示しています。まず、神経細胞の信号が記録され、分析されます。次に、テンプレート波形がアップロードされ、閉ループ刺激をトリガーするパラメータが定義されます。...

ニューロンスパイク活動による閉ループ刺激の誘発

光力学的末梢刺激に適した刺激をスパイクするために局所電場電位（LFPは）から複雑な移行を解明するためには、建設された。アプリケーションとして、体性感覚皮質から記録されたスパイク活動は多目的最適化戦略により分析した。結果は、提案刺激装置は、ミリ波·ミリの精度で触覚刺激を提供することができたことを証明した。...

点状の触覚刺激を思い起こさせるための簡単​​な刺激性デバイス：トランジションスパイクLFP用サーチライト

我々は、床の投影迷路に完全に自動化された認知課題の慢性電気生理学的記録のためにラットを訓練するためのプロトコルを記述します。...

フロアプロジェクション迷路を用いた記録神経活動のための自動化された視覚認知課題

このプロトコルは、神経活動パターンによって引き起こされる閉ループ刺激のための電気生理学的システムを使用する方法を示す。異なる刺激デバイスに対して簡単に変更できるサンプル Matlab...

ニューロンスパイク活性を利用して神経生理学実験における閉ループ刺激を引き起こす

特定の神経集団や脳領域の光遺伝学的操作により、自由に動く動物の高い時間的および空間的分解能で行動を修正することができる。慢性に埋め込まれた光ファイバーと組み合わせて異なる光遺伝学的ツールを使用することにより、さまざまな神経変調および行動検査を行うことができます。...

自由に動くマウスの行動を調節する神経活動の光遺伝学的操作

我々は、多くの カエノラブディティス・エレガンス...

複数の小生物からの自動マルチモーダル刺激と同時神経記録

このプロトコルは、マイクロコントローラーベースのビヘイビアボックスを提供し、ボックスの下のセンサーから加速度データを収集することにより、プリパルス阻害(PPI)を評価します。このデータは、社会的に隔離されたラットの感覚ゲーティング障害を評価し、行動障害に関する神経生理学研究を進めるために、データをニューロン活動と同期させる方法が追加されています。...

精神動物モデルにおけるプレパルス阻害と神経活動を評価するための行動ボックスの開発

学ぶコンピュータ生成刺激を用いた動物行動研究法。ジャッキードラゴンをモデルに3Dスキャン、テクスチャマッピング、ボーン設定、ロトスコーピングによるアニメーション作成プロセスを解説。科学的コミュニケーションの新たな視覚的手法を探求する。

コンピュータによって生成された動物モデルの刺激

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