Name: Y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다. (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: 학습하세요 Golden Shiner(Notemigonus crysoleucas)의 Y-미로 행동 분석을 통해 시각적 자극이 탐색 결정에 미치는 영향을 정량화하는 방법을. 이 기술은 집단 행동과 인공지능 연구에 활용됩니다.

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우리는 설치 지원을 위해 브라이튼 힉슨 감사합니다. 이 프로그램은 기본 연구 프로그램, 환경 품질 및 설치 (EQI) 지원되었다; 엘리자베스 퍼거슨 박사, 기술 이사), 미 육군 엔지니어 연구 개발 센터.

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</ol>

모든 저자는 실험 설계, 분석 및 논문 작성에 기여했습니다. A.C.U. 및 C.M.W. 설정 및 수집 데이터. 저자는 공개 할 것이 없다.

시각적 단서는 흑백 격자(13)에 노출 된 물고기에서 광운동 반응을 유발하는 것으로 알려져 있으며 이웃 속도가 동적 상호 작용을 관리하는 데 영향을 미치는 이론적 및 경험적 증거가 증가하고 있습니다. 물고기 학교에서관찰 7,14,15,16,17. 그룹의 개인이 모든 식별 가능한 단서14에비례하여 반응하거나 모션 임계값 응답17을채택하거나 충돌 시간을 모니터링하는 것과 같은 이웃 움직임을 통합하는 방법을 설명하기 위해 대조되는 가설이 존재합니다. 18. 이러한 대체 가설을 ...

동물은 서식지를 지속적으로 감지하고 해석하여 다른 사람들과 상호 작용하고 시끄러운 주변 환경을 탐색 할 때 정보에 입각한 결정을 내보합니다. 개인은 자신의 행동에 사회적 정보를 통합하여 자신의 상황 인식과 의사 결정을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 소셜 정보는 특정 메시지를 전달하기 위해 진화한 직접 신호(예: 흔들기)를 통해 신뢰할 수 없는 의도하지 않은 단서(즉, 포식자를 피하기 위한 갑작스런 기동)를 통한 추론에서 비롯됩니다. 꿀벌춤) 1. 개인이 사회적 단서또는 감각 정보의 가치를 신속하게 평가하는 방법을 식별하는 것은 특히 개인이 그룹으로 여행하는 경우 구도자에게 어려운 작업이 될 수 있습니다. 비전은 사회적 상호 작용을지배하는 데 중요한 역할을 한다 2,3,4 및 연구는 각 개인의 시야에 따라 물고기 학교에서 발생할 수있는 상호 작용 네트워크를 유추한 5, 6. 그러나 어류 학교는 동적 시스템이므로 그룹 구성원 간의 상호 작용으로 인해 발생하는 고유의 공선및 혼란스러운 요인으로 인해 특정 기능 또는 이웃 행동에 대한 개별 응답을 격리하기가 어렵습니다. 이 프로토콜의 목적은 대체 시각적 기능이 혼자 또는 그룹 내에서 여행하는 개인의 방향 결정에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 를 격리하여 현재 작업을 보완하는 것입니다.
현재 프로토콜의 장점은 조작 실험과 컴퓨터 시각화 기술을 결합하여 개인이 자연에서 경험할 수 있는 기본 시각적 기능을 분리하는 것입니다. 구체적으로, Y-미로(그림 1)는 이진 응답으로 방향 선택을 축소하고 가상 이웃의 수영 동작을 모방하도록 설계된 컴퓨터 애니메이션 이미지를 도입하는 데 사용된다. 이러한 이미지는 미로 아래에서 하나 이상의 피사체 아래에서 수영하는 conspecifics의 실루엣을 모방하기 위해 투영됩니다. 이러한 실루엣의 시각적 특성, 예: 형태, 속도, 일관성, 및 수영 동작은 대체 가설을 테스트하기 위해 쉽게 맞춤화되어7.
이 논문은 모델 사회 어종의 개인, 골든 샤이너(Notemigonus crysoleucas)가가상 이웃의 상대적 속도에 어떻게 반응하는지 고립시킴으로써이 접근법의 유용성을 보여줍니다. 여기서 프로토콜 포커스는 가상 이웃의 방향 영향이 속도에 따라 변화하는지 여부와 그렇다면 관찰된 관계의 형태를 정량화하는 것입니다. 특히, 방향 신호는 실루엣의 고정 된 비율이 리더 역할을하고 한 팔 또는 다른 쪽으로 탄도적으로 이동함으로써 생성됩니다. 나머지 실루엣은 지시선/산만 비율을 조정하여 조정할 수 있는 배경 노이즈를 제공하기 위해 임의로 이동하여 산만하게 작동합니다. 지시자와 산만도의 비율은 방향 단서의 일관성을 캡처하고 그에 따라 조정할 수 있습니다. 산만 한 실루엣은 결정 영역 ("DA", 그림 1A)에국한 된 실루엣이 경계에서 반사하도록 합니다. 그러나 리더 실루엣은 DA 영역을 떠나 지정된 팔을 입력한 후 실루엣이 팔 길이의 1/3을 통과하면 서서히 사라지도록 허용됩니다. 리더가 DA를 떠날 때, 새로운 리더 실루엣은 자신의 자리를 차지하고 리더 / 산만 비율이 실험 전반에 걸쳐 DA에서 일정하게 유지되도록 자신의 정확한 경로를 되돌리.
가상 물고기의 사용은 시각적 인 감각 정보의 제어를 허용, 피사체의 방향 반응을 모니터링하면서, 이는 그룹으로 사회 탐색, 운동, 또는 의사 결정의 새로운 기능을 공개 할 수있다. 여기서 사용되는 접근 방식은 컴퓨터 애니메이션을 조작하여 다양한 복잡성의 행동 패턴을 생성하여 치명적인 스트레스 또는 사회적 상호 작용에 대한 포식의 영향과 같은 광범위한 질문에 적용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>흑백 IP 카메라</td><td>Noldus, Leesburg, VA, USA</td><td></td><td>https://www.noldus.com/</td></tr> <tr><td>압출 알루미늄</td><td>80/20 Inc., Columbia City, IN, USA</td><td>3030-S</td><td>https://www.8020.net 3.00" X 3.00" 부드러운 T-슬롯 프로파일, Vpak이 있는 8개의 개방형 T-슬롯</td></tr><tr><td>Finfish 스타터, 1.5mm 압출 펠릿</td><td>Zeigler Bros. Inc., Gardners, PA, USA</td><td></td><td>http://www.zeiglerfeed.com/</td></tr><tr><td>Golden shiners</td><td>Saul Minnow Farm, AR, USA</td><td></td><td>http://saulminnow.com/</td></tr> <tr><td>ImageJ (v 1.52h) 프리웨어</td><td>National Institute for Health (NIH), 미국</td><td></td><td>https://imagej.nih.gov/ij/</td></tr> <tr><td>LED 트랙 조명</td><td>Lithonia Lightening, Conyers, GA, USA</td><td>BR20MW-M4</td><td>https://lithonia.acuitybrands.com/residential-track</td></tr><tr><td>Oracle 651 white cut vinyl</td><td>651Vinyl, Louisville, KY, USA</td><td>651-010M-12:5피트</td><td>http://www.651vinyl.com. 다양 한 크기를 주문할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>PowerLite 570 오버헤드 프로젝터</td><td>Epson, Long Beach, CA, USA</td><td>V11H605020</td><td>https://epson.com/For-Work/Projectors/Classroom/PowerLite-570-XGA-3LCD-Projector/p/V11H605020</td></tr><tr><td>Processing (v 3) 프리웨어</td><td>Processing Foundation</td><td></td><td>https://processing.org/</td></tr> <tr><td>R (3.5.1) 프리웨어</td><td>The R Project for Statistical Computing</td><td></td><td>https://www.r-project.org/</td></tr> <tr><td>Ultra-white 360 극장 스크린</td><td>대안 스크린 솔루션, 클린턴, 미시건, 미국</td><td>1950</td><td>https://www.gooscreen.com. 특수 절단 크기</td></tr><tr><td>Z-Hab 시스템</td><td>Pentair Aquatic Ecosystems, Apopka, FL, USA</td><td></td> https://pentairaes.com/ 를 요청해야 합니다<td>. 세부 사항 및 크기는 전화로 문의하십시오.</td></tr></tbody></table>

y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다.

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

집단 동물 행동은 개별적인 운동동기 및 개별적인 적피트를 위해 중요한 사회적인 상호 작용에서 생깁니다. 물고기는 오랫동안 집단 운동, 특히 생태 학적 맥락에서 환경 및 사회적 정보를 통합 할 수있는 능력에 대한 조사를 영감을 주었습니다. 이 데모는 컴퓨터 시각화 및 디지털 이미지 분석을 사용하여 시각적 자극에, 이 경우, 골든 샤이너(Notemigonus crysoleucas)의행동 반응을 정량화하는 데 사용되는 기술을 보여줍니다. 컴퓨터 시각화의 최근 발전은 시각적 기능을 제어하고 미세하게 조작하여 사회적 상호 작용의 메커니즘을 격리할 수 있는 실험실에서 경험적 테스트를 가능하게 합니다. 이 방법의 목적은 독방이든 그룹이든 개인의 방향 결정에 영향을 미칠 수있는 시각적 기능을 분리하는 것입니다. 이 프로토콜은 프로젝터 및 애니메이션의 물리적 Y-미로 도메인, 기록 장비, 설정 및 교정, 실험 단계 및 데이터 분석에 대한 세부 사항을 제공합니다. 이러한 기술은 컴퓨터 애니메이션이 생물학적으로 의미 있는 반응을 유도할 수 있음을 보여줍니다. 또한 이 기술은 광범위한 실험 응용 분야에 대한 대체 가설, 도메인 및 종을 테스트하기 위해 쉽게 적응할 수 있습니다. 가상 자극의 사용은 필요한 살아있는 동물의 수를 감소시키고 대체 할 수 있게 하고, 결과적으로 실험실 오버헤드를 감소시킵니다.
이 데모는 가상 컨특이성의 이동 속도(초당 2개의 바디 길이)의 작은 상대적 차이가 가상 에서 제공하는 방향 신호를 따르는 속도와 정확도를 향상시킨다는 가설을 테스트합니다. 실루엣. 결과에 따르면 배경 노이즈(이미지 일관성 67%)가 있는 경우에도 시각적 신호속도의 증가에 따라 방향 결정이 크게 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 모션 큐가 없는 경우 피사체는 무작위로 방향을 선택했습니다. 결정 속도와 큐 속도 사이의 관계는 가변적이었고 큐 속도의 증가는 방향 정확도에 미미하게 불균형한 영향을 미쳤습니다.

가설 및 설계
이 실험 시스템의 유용성을 입증하기 위해 우리는 골든 샤이너가 시각적 신호를 따르는 정확도가 그 단서의 속도로 향상될 것이라는 가설을 테스트했습니다. 야생형 골든 샤이너는사용하였다(N=16, 체길이, BL, 및 습식 중량, WW, 63.4±3.5 mm 및 1.8±0.3 g, 정중하게). 시각적 자극(리더/산만비율)의 일관성은 0.67로 고정되었으며, 모션 큐(즉, 리더)가 산만함으로 이동하는 속도를 조작했습니다. 지향성 신호를 제공하는 리더 실루엣의 속도 수준은 0-10 BL/s(2배 증가)에 이르는데, 이는 일반적으로 물고기12에서지속적, 장기간 또는 버스트 수영 모드를 반영하는 것으로 간주되는 속도 범위에 걸쳐 있다. 제어 수준에서 0, 리더 실루엣은 임의로...

여기서는 모션 큐와 같은 대체 시각적 기능이 물고기의 방향 결정에 미치는 영향을 정량화하는 행동 분석법을 보여 주는 프로토콜을 제시합니다. 대표적인 데이터는 골든 샤이너(노테미고누스 crysoleucas)가가상 물고기의 움직임을 따르는 속도와 정확성에 표시됩니다.

Y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다.

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...

우리의 프로토콜을 사용하면 자유롭게 움직이는 물고기가 그룹으로 여행 할 때 경험할 수있는 시각적 기능을 모방하고 이러한 기능이 탐색 결정에 미치는 영향을 정량화 할 수 있습니다. 이 기술은 감각 단서에 대한 응답으로 개별 수준의 방향 결정을 연결하여 다른 사람의 행동에 따라 이러한 결정이 어떻게 변하는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 당사의 방법은 동물이 환경을 평가하고 탐색하는 방법과 집단 의사 결정, 인공 지능 및 복잡한 엔지니어링 시스템과 관련된 응급 특성에 대한 통찰력을 제공합니다.자유롭게 움직이는 개인에 대한 심리 물리학 분석을 수행하는 것은 어려운 일입니다. 우리는 지속적으로 장비에서 원치 않는 단서를 통해 자신의 행동을 편향하지 않고 동물의 감각 경험을 제어 극대화하기 위해 노력하고 있습니다. 비디오 문서는 투명성을 높이고 재현성을 향상함에 따라 복잡한 실험 방법을 명확히하기위한 훌륭한 형식입니다.먼저 전용 방에 투명 지원 플랫폼 위에 맞춤형 구성 된 수분 이촉 된 폴리 메틸 메틸 메타크라이레이트 Y 미로 플랫폼을 배치하십시오. Y 암 보유 및 왼쪽 및 오른쪽 도메인 영역은 건설에서 동일해야 합니다. 예를 들어, Y 미로 암은 길이 46cm, 폭 23cm, 깊이 20cm이며, 중앙 결정 영역은 직경 약 46cm입니다.위에서 미로를 기록하고 제어실에 기가바이트 이더넷 카드 1기가바이트가 있는 컴퓨터에 연결된 9미터 인터넷 프로토콜 케이블로 물고기의 동작과 시각적 프로젝션을 기록하기 위해 오버헤드 흑백 기가바이트 이더넷 카메라를 설치합니다. 그런 다음 연결된 컴퓨터의 소프트웨어를 사용하여 카메라 설정을 조정하여 이미지 선명도가 관련 동작을 시각화하도록 최적화되도록 합니다. 실험실 의 벽을 따라 4개의 오버헤드 트랙 조명 시스템을 설치하여 미로의 반사를 피하기 위해 조명을 배치합니다.미로 지원 구조의 하단 가장자리에 짧은 투사 프로젝터를 고정하고 프로젝션 해상도를 1440x 900픽셀로 설정합니다. 그런 다음 이미지 처리 프로그램을 사용하여 프로젝터에서 생성된 라이트 왜곡을 측정하고 수정합니다. 실험 시험을 시작하기 전에 미로의 환경 조건을 지주 시스템의 환경 조건을 설정하고 컴퓨터 생성 시각적 자극없이 5 일 동안 하루에 최대 40 분 동안 동물을 도메인으로 전송합니다.이 기간 동안 피사체 물고기를 실험 탱크로 선택, 할당, 계량, 측정 및 전송합니다. 심리물리학 적 분석을 시작하려면 방 프로젝터와

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Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

MazeSuite는 준비 현재 및 탐색과 공간적 실험을 분석하는 완벽한 도구 모음입니다. 기능성 가까운 적외선 분광법 (fNIR)은 대뇌 혈액 산소 변경 비침 투 및 휴대용 모니터링을 가능하게 광학 두뇌 이미징 기법입니다. 본 논문은인지 처리 학습 패러다임 내에서 MazeSuite 및 fNIR의 집단적 사용을 요약한 것입니다.

공간 탐색 구역에서 &#39;학습 연구에 적외선 분광학 가까이 MazeSuite 및 기능 사용

마른 땅 반스 미로 널리 응답 약간 혐오 자극에 공간 탐색 능력을 측정하는 데 사용됩니다. 연속 일 동안 대조군의 성능 (탈출 케이지를 찾습니다 예를 들어 지연 시간) 일반 학습과 기억을 나타내는 향상. 쥐와 생쥐의 차이는 여기에 자세히 설명되어 있습니다 장치 및 방법의 변경을 필요로.

크고 작은 설치류 모델 바네스 미로 테스트 전략

우리는 바닥 투사 미로에 완전히 자동화 된인지 적 작업에 만성 전기 생리학 레코딩을위한 쥐를 훈련을 위해 프로토콜을 설명합니다.

바닥 투사 미로를 사용하여 녹음 신경 활동에 대한 자동화 된 시각인지 작업

이 프로토콜의 목표는 설치류의 공간 인지를 조사하는 것입니다. double-H water maze는 새로운 테스트로, 학습, 통합 및 기억의 다양한 구성 요소와 기억 시스템의 상호 작용을 설명하는 데 특히 유용합니다.

더블 H 미로 : 설치류의 강력한 행동 학습에 대한 테스트 및 메모리

당뇨병의 결과로 눈과 두뇌 둘 다에 있는 신경 변성은 설치류에 행해진 행동 시험을 통해 관찰될 수 있습니다. Y-미로, 공간 인식의 측정, 및 광운동 반응, 시각 기능의 측정, 둘 다 잠재적인 진단 및 치료에 대 한 통찰력을 제공.

당뇨병 쥐의 Y-미로를 통한 광운동 반응 및 인지 기능을 통한 시각 기능의 행동 평가

Y-미로는 연구원이 동물 행동, 특히 다양한 소스에서 격리 된 화학 단서를 구동하는 특정 자극의 관련성을 결정할 수 있게 합니다. 신중한 설계 및 계획은 강력한 데이터(예: 차별, 탐색 정도, 수많은 동작)를 생성할 수 있습니다. 이 실험 장치는 행동 및 생태 학적 질문에 대한 강력한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.

파충류의 화학 감각 행동을 평가하기 위해 동봉 된 Y-미로를 사용

현재 프로토콜은 설치류의 공간 탐색 및 행동 표현형을 테스트하기 위한 고유한 시스템인 재구성 가능한 미로를 설명합니다. 이 미로 시스템의 적응성은 단일 물리적 환경에서 다양한 실험을 실행할 수 있습니다. 구조적 재배열의 용이성은 신뢰할 수 있고 재현 가능한 실험 결과를 생성합니다.

재구성 가능한 미로 시스템을 활용하여 설치류에서 공간 탐색 테스트의 재현성 향상

이 기사에서는 마우스에서 일반적으로 사용되는 선형 추적 가상 현실(VR) 패러다임에 대한 실험 절차를 설명하고 Y자형 신호 식별 작업을 테스트하여 복잡한 VR 작업을 실행할 수 있는 타당성을 결정합니다.

마우스의 머리 고정 가상 현실을 위한 행동 훈련 절차

그것은 복부 영상 스트림에서 하향식 (top-down) 신호가 운동에 어떻게 영향을 미치는지 명확하지 않다. 우리는 3D 깊이 반전 환상을 대상으로 모터의 동작을 테스트 할 수있는 패러다임을 개발했다. 큰 차이는 환상과 진실 된보기 상태에서 의도적으로, 목표 지향적 움직임과 자동 작업 모두에서보고됩니다.

모터 동작 톱 다운 비주얼 프로세스의 영향을 탐색하는 방법

기능적 자기공명영상(functional magnetic resonance imaging)을 통해 pRF(visual population receptive field)의 편향되지 않은 추정치를 얻는 것이 중요합니다. pRF 형상에 대한 선험적 가정 없이 pRF 지형을 추정하기 위해 가벼운 정규화 제약 조건을 사용하여 특정 pRF 모델을 사후에 선택할 수 있습니다. 이는 시각 경로 병변이 있는 피험자에게 특히 유리합니다.

자기 공명하여 Visual 인구 받아들이는 필드의 지형 평가

학습하세요 Golden Shiner(Notemigonus crysoleucas)의 Y-미로 행동 분석을 통해 시각적 자극이 탐색 결정에 미치는 영향을 정량화하는 방법을. 이 기술은 집단 행동과 인공지능 연구에 활용됩니다.

Y-미로 내에서 시각적 심리물리학 분석을 통합하여 탐색 결정에서 시각적 기능이 하는 역할을 격리합니다.

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