Met behulp van de FishSim animatie Toolchain te onderzoeken vis gedrag: een Case-studie over de keuze van de partner-kopiëren In Sailfin Mollies
8 november 2018
Met behulp van de roman FishSim animatie Toolchain, presenteren we een protocol voor niet-invasieve visuele manipulatie van voorlichting van het publiek in het kader van het partner-keuze kopiëren in sailfin mollies. FishSim Animatie Toolchain biedt een easy-to-use-raamwerk voor het ontwerp, de animatie en de presentatie van computer-geanimeerde vis stimuli voor gedrags experimenten met live test vis.
Deze methode kan helpen om belangrijke vragen te beantwoorden in het bestuderen van visgedrag vooral op het gebied van partner keuze en hier om de fascinerende strategie van mate-choice kopiëren te bestuderen. Het belangrijkste voordeel van onze techniek is dat we totale controle hebben over het uiterlijk en het gedrag van de visstimuli die we gebruiken om levende vissen te presenteren tijdens experimenten. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat de verschillende stappen die nodig zijn om te creëren, animeren en presenteren van computer-geanimeerde vis stimuli met behulp van onze gereedschapsketen nauwkeurig moeten zijn om een goede workflow te garanderen.
Begin deze procedure met de voorbereiding van vrouwelijke lichaamstexturen met en zonder gravid plek zoals beschreven in het tekstprotocol. Als u het gezichtspunt wilt aanpassen en de scène wilt instellen voor animatie, start u FishSim door het FishSim-pictogram te selecteren in het startprogramma aan de linkerkant van het bureaublad. Configureer de resolutie voor de presentatiemonitoren en klik op Starten.
Druk op F1 op het toetsenbord om van weergavemodus naar bewerkingsmodus te veranderen. Pas het gezichtspunt aan de afmetingen in de presentatiemonitoren aan door de camerahoek aan te passen. Draai de camera door de linkermuisknop ingedrukt te houden en de cursor te verplaatsen.
Als u de camera wilt pannen, houdt u de rechtermuisknop ingedrukt en beweegt u de cursor. Zoom in en uit door de middelste muisknop ingedrukt te houden en de cursor te verplaatsen. Klik op Camera-instellingen op de werkbalk bewerken en klik op kopiëren naar statische camera om het gezichtspunt in te stellen.
Klik op Bestand, Scène opslaan en sla de aangepaste scène op als de nieuwe standaardscène. Voor het ontwerpen van een virtuele mannelijke stimuli voor presentatie tijdens mannelijke keuzetests klikt u op Bestand, Laad vismodel in het vervolgkeuzemenu en laadt u de standaard sjabloon voor mannelijke zeilvinnen door deze te selecteren in de mapmodellen. Links dubbelklik op de geladen vis om deze te selecteren.
Het zal worden gemarkeerd in het net. Klik op het tandwielpictogram op de werkbalk om de visgereedschapset te openen. Er verschijnt een vak met de bewerkingsopties die worden gebruikt om de virtuele man aan te passen.
Untick toon tonen voor een beter zicht op de vis. Verander de naam in mannelijk. Wijzig de schaal van het mannetje door de waarden voor X, Y en Z indien nodig te wijzigen en klik op Toepassen.
Bewerk de textuur van de man door op Texturen in de gereedschapsset bewerken te klikken. Klik op een kenmerk van de vis om het te veranderen. Klik op een textuur weergegeven in de lijst en het zal direct verschijnen en vervang de voorafgaande textuur op de vis.
Wanneer het gewenste mannetje is gemaakt, klikt u op Toepassen onder config in de gereedschapsset bewerken en klik op vis opslaan op schijf. Sla het nieuwe mannetje op in de map modellen. Voor virtuele mannelijke animaties voor presentatie tijdens partner-choice tests, sluit de gaming controller in de USB-poort van de operationele computer en open FishSim.
Klik op start plaatsen en gebruik de controller om de vis op een startpositie in de virtuele tank te plaatsen. Klik op stoppen met plaatsen. Begin met het opnemen van het zwempad van de vis door op startopname te klikken.
Gebruik de controller om de vis te verplaatsen rond de scène. Na het stoppen met het opnemen en opslaan van het zwempad, bewerk je de opname om beweging van de rugvin van de man toe te voegen om mannelijk verkeringsgedrag na te bootsen tijdens partnerkeuzetests. Selecteer hiervoor de rugvin in het vervolgkeuzemenu in de bewerkingsfunctie.
Selecteer beginnen met bewerken en het volledige zwempad wordt opnieuw afgespeeld. Druk op de L1-knop op de controller om de rugvin op specifieke tijdstippen te verhogen. Klik op Opslaan om de bewerkte versie van het zwempad op te slaan als een nieuw bagagebestand.
Herhaal deze stappen, behalve om de gonopodium te selecteren om de beweging toe te voegen. Open FishSim voor virtuele mannelijke en model vrouwelijke animatie voor presentatie tijdens de observatieperiode. Druk op F1 om de bewerkingsmodus in te voeren en klik op Bestand, Scène laden om een scène met mannen en vrouwen te laden.
Na het starten van vis sturen, selecteer mannelijke en vrouwelijke afwisselend om ze te plaatsen door te klikken op start / stop plaatsen in de virtuele tank. Selecteer voor de opname eerst de vrouwelijke vis in het vervolgkeuzemenu van het stuurwiel en maak een zwempad met een duur van 10 minuten zoals voorheen. Klik op stoppen met opnemen en sla het zwempad op het station op.
Bewerk dan achtereenvolgens het zwempad van de man, de rugvinbeweging en de gonopodiumbeweging als voorheen. Sla de definitieve versie op voor later gebruik in FishPlayer. Bereid het MCC-experiment voor zoals beschreven in het tekstprotocol.
Open FishPlayer op de bedieningscomputer en rangschik de afspeellijsten voor de eerste mate-choice test. Plaats een levend focale vrouw in de testtank. Laat haar vrij zwemmen, acclimatiseren aan de tank en aan de presentatie van de lege tanks op beide monitoren voor een periode van 20 minuten.
Na acclimatisatie plaatst u het middelpunte vrouwtje in een duidelijke acrylcilinder in het midden van de testtank om een gelijke afstand tot beide monitoren te garanderen. Voer de afspeellijsten op beide beeldschermen tegelijkertijd uit door op Afspelen te klikken, te beginnen met de eerste mate-choice-test. Voordat de timer twee minuten en 30 seconden bereikt, ga je langzaam naar de experimentele tank en laat je het focale vrouwtje uit de cilinder los door hem voorzichtig recht uit het water op te tillen.
Ga terug naar de bedrijfscomputer. Observeer het focale vrouwtje en heb twee stopwatches bij de hand om de associatietijd te meten met elk virtueel stimulusmannetje. Stop met het meten van de associatietijd wanneer de timer zeven minuten en 30 seconden bereikt.
De pauze-vermelding duurt dan 1 minuut en 30 seconden. Gebruik de pauze als verwerkingstijd om het focale vrouwtje opnieuw in de cilinder te plaatsen en noteer de tijd voor elke virtuele man op een datasheet. Voordat de timer 11 minuten en 30 seconden bereikt, laat u het focale vrouwtje uit de cilinder.
Meet de associatietijd voor de komende vijf minuten. Stop met het meten van de koppelingstijd wanneer de timer 16 minuten en 30 seconden bereikt. De pauze-ingang duurt een minuut.
Gebruik deze handling tijd om het brandpuntsvrouwtje in de cilinder te plaatsen. Schrijf associatietijden op voor de tweede meting. Voor elk mannetje, som associatie tijden van beide helften van de eerste mate-choice test.
Bereken of het focale vrouwtje een zijbias had en welke partner de voorkeur kreeg van het focale vrouwtje zoals beschreven in het tekstprotocol. Herschik de afspeellijsten, zodat de voorafgaande voorkeur man zal alleen worden geanimeerd tijdens de observatieperiode en de voorafgaande niet-voorkeur man zal worden geanimeerd samen met het virtuele model vrouw. Klik op Afspelen om het tweede deel van het experiment voort te zetten en de items worden van boven naar beneden afgespeeld vanaf de observatieperiode van 10 minuten.
Na de observatieperiode begint een pauze van 30 seconden. Tijdens elke pauze is een lege virtuele tank zichtbaar voor focale vrouwtjes. Voordat de timer 10 minuten en 30 seconden bereikt, laat u het focale vrouwtje uit de cilinder en start u de tweede mate-choice test met vijf minuten opname voor elk mannetje.
Meet de associatietijden voor de komende vijf minuten. Stop met het meten van de koppelingstijd wanneer de timer 15 minuten en 30 seconden bereikt. De pauze-vermelding duurt dan 1 minuut en 30 seconden.
Plaats het focale vrouwtje in de cilinder en noteer de gemeten tijd voor elk virtueel mannetje. Voordat de timer 19 minuten en 30 seconden bereikt, laat u het focale vrouwtje uit de cilinder en meet de associatietijd voor de laatste vijf minuten. Stop met het meten van de koppelingstijd wanneer de timer 24 minuten en 30 seconden bereikt en beëindig het experiment.
Zoals voorspeld voor mate-choice kopiëren, voorkeur scores voor de voorafgaande niet-voorkeur virtuele man aanzienlijk toegenomen van de eerste tot de tweede mate-choice test na focale vrouwen waren gepresenteerd met de gesimuleerde partner keuze van een virtueel model vrouwtje. Dit effect werd gevonden in beide behandelingen, maar niet in de controle waar geen virtueel model vrouwelijke aanwezig was tijdens de observatieperiode. De kopieerscore voor de vorige niet-preferente man was aanzienlijk hoger in behandelingen met een virtueel model vrouwelijke in vergelijking met de controle.
Er was echter geen verschil tussen behandelingen of het model vrouwtje een gravid spot had of niet. Vergeleken met de controle, aanzienlijk meer focale vrouwen omgekeerd hun eerste partner keuze in het voordeel van de voorafgaande niet-voorkeur man na hem waargenomen met een virtueel model vrouwtje. Dit resultaat was opnieuw ongeacht of zij een aangetrokken vlek of niet had.
Tijdens een poging tot deze procedure, is het belangrijk om te weten dat het animeren van de virtuele vis op een natuurlijke manier met behulp van een gaming controller oefening vergt oefening. Daarom is deze stap misschien wel de meest tijdrovende. Hoewel ons protocol zeer specifiek is voor de studie van partner-choice kopiëren, biedt onze gereedschapsketen oplossingen om verschillende andere vragen over visgedrag en zelfs cognitie te bestuderen, bijvoorbeeld kustbeslissingen of roofdier-prooidetectie.
Het gebruik van computeranimatie in dierlijk gedrag onderzoek is een veelbelovende aanpak om de expressie van visuele eigenschappen en zelfs gedragspatronen te manipuleren op een niet-invasieve manier. Het biedt een hoge mate van controle en standaardisatie in vergelijking met het gebruik van levende dieren als stimuli.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol waarin de FishSim Animation Toolchain wordt gebruikt voor niet-invasieve visuele manipulatie in studies naar het kopiëren van partnerkeuze bij zeilvinmollies. De methode stelt onderzoekers in staat om het uiterlijk en het gedrag van geanimeerde visstimuli tijdens gedragsexperimenten te controleren.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Gedragsneurowetenschap
- Diergedrag
- Studies naar partnerkeuze
Achtergrond
- Het kopiëren van partnerkeuze is een fascinerende strategie in het gedrag van vissen.
- Het begrijpen van dit gedrag kan inzicht bieden in sociaal leren bij dieren.
- De FishSim Animation Toolchain biedt een innovatieve benadering om deze dynamiek te bestuderen.
- Precieze controle over stimuli is cruciaal voor de experimentele nauwkeurigheid.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een niet-invasieve methode voor het bestuderen van het kopiëren van partnerkeuze.
- Het bieden van een kader voor het creëren en presenteren van geanimeerde visstimuli.
- Het verbeteren van het begrip van visuele signalen bij de selectie van een partner.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van vrouwelijke lichaamstexturen met en zonder drachtvlekken.
- Configuratie van de FishSim-omgeving voor animatie.
- Animatie van visstimuli voor presentatie aan levende testvissen.
- Visuele demonstratie van de methode om een correcte workflow te waarborgen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle animatie en presentatie van visstimuli.
- Aantoonbare controle over de visuele aspecten van de stimuli.
- Facilitering van gedragsexperimenten met levende vissen.
- Voorzien in een duidelijk protocol voor toekomstig onderzoek in dit vakgebied.
Conclusies
- De FishSim Animation Toolchain is effectief voor het bestuderen van het kopiëren van partnerkeuze.
- Deze methode maakt een precieze manipulatie van visuele stimuli mogelijk.
- Het opent nieuwe wegen voor onderzoek naar visgedrag en sociaal leren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Computeranimatie-toolchains zoals FishSim maken een precieze, niet-invasieve manipulatie van visuele stimuli in gedragsassays mogelijk, wat doelwitvalidatie ondersteunt via gecontroleerde fenotypische screening. Deze aanpak vermindert de afhankelijkheid van levende diermodellen, terwijl de reproduceerbaarheid en standaardisatie in vroege discovery-workflows worden verbeterd. De methode biedt een schaalbaar platform voor het mechanistisch reduceren van risico's bij hypothesen over sociaal gedrag in preklinische modellen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & doelvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken door visuele signalen te isoleren als onafhankelijke variabelen in assays voor het kopiëren van partnerkeuze.
- Operationele waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie door middel van een herhaalbare, gestandaardiseerde presentatie van virtuele stimuli om reacties van de afhankelijke variabele te kwantificeren.
- Voorspellende waarde: Faciliteert portfolio-triage door de invloed van specifieke kenmerken (bijv. de gravid spot) op sociale besluitvorming in ziekterelevante systemen te kwantificeren.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op downstream workflows door het mogelijk maken van aanpasbare, fotorealistische 3D-stimuli op basis van beelden van levende organismen.
- Operationele waarde: Pakt de standaardisatie en reproduceerbaarheid van assays aan via vooraf opgenomen zwempaden die kunnen worden afgespeeld bij verschillende virtuele stimuli.
- Schaalbaarheid: Organiseert meerdere animaties in afspeellijsten voor high-throughput presentatie tijdens experimenten met levende vissen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele Continuïteit: Verbindt gedragsassays uit de ontdekkingsfase met preklinische validatie via kwantificeerbare metingen van de associatietijd.
- Mechanische Risicoreductie: Richt zich op voorspellend vertrouwen door te testen of visuele kenmerken dienen als biomarkers voor sociaal leren in vismodellen.
- Risico-gecorrigeerde Vooruitgang: Ondersteunt go/no-go-beslissingen door aan te tonen of het waargenomen kopieergedrag aanhoudt onder verschillende experimentele omstandigheden.
Integratie van Pipeline & Workflow
De FishSim-toolchain integreert in het ontdekkingscontinuüm, van hypothesetesten tot leadidentificatie, waardoor gestandaardiseerde gedragsmatige read-outs mogelijk worden die bijdragen aan preklinische continuïteit.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothese-toetsing door nauwkeurige manipulatie van de verschijning en het gedrag van de stimulus mogelijk te maken, om zo padspecifieke bijdragen aan sociale keuze te verduidelijken.
- Screening: Zorgt voor assay-gereedheid via bewerkbare zwempaden en aanpasbare texturen die een consistente presentatie van de stimulus over replicates garanderen.
- Analytics: Genereert kwantitatieve metingen van de afhankelijke variabele (associatietijd), wat statistische vergelijking van experimentele condities mogelijk maakt.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij preklinische continuïteit door een ziekterelevant systeem te bieden voor het evalueren van mechanismen van sociaal leren.
- Enterprise Hergebruik: Functioneert als een herbruikbare capaciteit voor meerdere experimentele ontwerpen buiten partnerkeuze-kopieën, inclusief assays voor roofdier-prooi of voorkeur voor de kustlijn.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende betrouwbaarheid door isolatie van visuele variabelen en vermindering van mechanistische ambiguïteit in modellen van sociaal gedrag.
- Operationele waarde: Standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid via afspeelbare animatiepaden en modulaire stimulusbibliotheken.
- Strategische waarde: Betere go/no-go-beslissingen, kapitaalefficiëntie en verminderd biologisch risico in een laat stadium door targets vroeg in de ontdekkingsfase te valideren.
- Impact op de portfolio: Risico-gecorrigeerde prioritering op basis van kwantitatieve gedragsresultaten uit gestandaardiseerde assays.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in de gedragsneurowetenschappen en het gebruik van 3D-animatiesoftware.
- Afhankelijk van instrumentatie die in staat is om virtuele omgevingen te renderen en stimuli weer te geven op monitoren met een hoge resolutie.
- Vereist cross-team standaardisatie van protocollen voor het ontwerp van stimuli en procedures voor het opnemen van animaties.
- Omvat overwegingen voor adaptatie tussen vissoorten met uiteenlopende visuele vermogens en gedragsrepertoires.
- Beperkt door de noodzaak van een initiële validatie om vast te stellen dat geanimeerde stimuli naturalistische reacties oproepen bij levende proefpersonen.
