Artykuł metodologiczny

Korzystanie z łańcucha narzędzi do animacji FishSim do badania zachowania ryb: studium przypadku kopiowania wyboru partnera u molinezji żaglopłetwych

DOI:

10.3791/58435

⸱

8 listopada 2018

 ,  ,  ,  ,  , 
1Research Group of Ecology and Behavioral Biology, Institute of Biology, University of Siegen, 2University of Calgary, 3Institute of Real-Time Learning Systems, University of Siegen

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Korzystając z nowatorskiego FishSim Animation Toolchain, prezentujemy protokół do nieinwazyjnej wizualnej manipulacji informacjami publicznymi w kontekście kopiowania wyboru partnera u molinezów żaglopłetwych. Symulator ryb Animation Toolchain zapewnia łatwą w użyciu platformę do projektowania, animacji i prezentacji animowanych komputerowo bodźców ryb do eksperymentów behawioralnych z żywymi rybami testowymi.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W ciągu ostatniej dekady, wykorzystanie animacji komputerowych do badań nad zachowaniem zwierząt wzrosło ze względu na ich zdolność do nieinwazyjnego manipulowania wyglądem i zachowaniem bodźców wizualnych, w porównaniu do manipulowania żywymi zwierzętami. W tym miejscu przedstawiamy FishSim Animation Toolchain, platformę oprogramowania opracowaną w celu zapewnienia naukowcom łatwej w użyciu metody wdrażania animacji komputerowych 3D w eksperymentach behawioralnych z rybami. Łańcuch narzędzi oferuje szablony do tworzenia wirtualnych bodźców 3D pięciu różnych gatunków ryb. Bodźce można dostosować zarówno pod względem wyglądu, jak i rozmiaru, na podstawie zdjęć zrobionych żywym rybom. Wiele bodźców można animować, nagrywając ścieżki pływania w środowisku wirtualnym za pomocą kontrolera do gier wideo. Aby zwiększyć standaryzację symulowanego zachowania, nagrana wcześniej ścieżka pływania może być odtwarzana z różnymi bodźcami. Wiele animacji można później organizować w listy odtwarzania i prezentować na monitorach podczas eksperymentów z żywymi rybami.

W studium przypadku z molinezjami żaglopłetwymi (Poecilia latipinna), przedstawiamy protokół, jak przeprowadzić eksperyment z kopiowaniem partnera za pomocą FishSim. Wykorzystaliśmy tę metodę do stworzenia i animacji wirtualnych samców i wirtualnych modelek żeńskich, a następnie zaprezentowaliśmy je żywym samicom w eksperymencie wyboru binarnego. Nasze wyniki pokazują, że animacja komputerowa może być wykorzystana do symulacji wirtualnych ryb w eksperymencie kopiowania wyboru partnera w celu zbadania roli żeńskich plam grawitacyjnych jako wskaźnika jakości dla modelowej samicy w kopiowaniu partnera.

Stosowanie tej metody nie ogranicza się do eksperymentów z kopiowaniem wyborów partnerów, ale może być używane w różnych projektach eksperymentalnych. Mimo to jego użyteczność zależy od możliwości wizualnych badanego gatunku i najpierw wymaga walidacji. Ogólnie rzecz biorąc, animacje komputerowe zapewniają wysoki stopień kontroli i standaryzacji eksperymentów oraz mają potencjał w zakresie "redukcji" i "zastąpienia" żywych zwierząt bodźcowych, a także "udoskonalenia" procedur eksperymentalnych.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ostatnio, wykorzystanie nowoczesnych technik do tworzenia sztucznych bodźców, takich jak animacje komputerowe i rzeczywistość wirtualna, zyskało popularność w badaniach1. Metody te zapewniają kilka korzyści w porównaniu z klasycznymi podejściami eksperymentalnymi z żywymi zwierzętami bodźcowymi1,2. Animacja komputerowa umożliwia nieinwazyjną manipulację wyglądem (rozmiarem, kolorem) i zachowaniem wirtualnych bodźców zwierzęcych wykorzystywanych w eksperymentach. Na przykład, chirurgiczne usunięcie miecza u samców mieczyków zielonych (Xiphophorus helleri) w celu zbadania preferencji partnerów u samic 3 stało się zbędne dzięki zastosowaniu animacji komputerowej w późniejszym badaniu tego gatunku4. Co więcej, animacje komputerowe mogą tworzyć fenotypy, które są rzadko spotykane w naturze5. Cechy morfologiczne wirtualnych zwierząt mogą być nawet zmienione poza naturalny zasięg tego gatunku4. W szczególności możliwa systematyczna manipulacja zachowaniem jest jedną z głównych zalet animacji komputerowej, ponieważ jest to prawie niemożliwe w przypadku żywych zwierząt6,7.

Do tej pory istnieją różne techniki tworzenia animacji komputerowych. Proste animacje dwuwymiarowe (2D) zazwyczaj wywodzą się z obrazu bodźca poruszającego się tylko w dwóch wymiarach i mogą być tworzone za pomocą popularnego oprogramowania, takiego jak MS PowerPoint8 lub Adobe After Effects9. Animacje trójwymiarowe (3D), które wymagają bardziej wyrafinowanego oprogramowania do modelowania grafiki 3D, umożliwiają przenoszenie bodźca w trzech wymiarach, zwiększając możliwości realistycznego i złożonego ruchu fizycznego6,7,10,11,12. Wykorzystano nawet projekty rzeczywistości wirtualnej, które symulują środowisko 3D, w którym poruszają się żywe zwierzęta13,14. W niedawnym przeglądzie Chouinard-Thuly i wsp. 2 omawia te techniki jeden po drugim i podkreśla zalety i wady ich zastosowania w badaniach, co w szczególności zależy od zakresu badania i zdolności wizualnych badanego zwierzęcia (patrz "Dyskusja"). Dodatkowo, Powell i Rosenthal15 udzielają porad na temat odpowiedniego projektu eksperymentu i pytań, na które można odpowiedzieć, stosując sztuczne bodźce w badaniach nad zachowaniem zwierząt.

Ponieważ tworzenie animacji komputerowej może być trudne i czasochłonne, pojawiła się potrzeba oprogramowania, które ułatwiłoby i ustandaryzowało proces projektowania animacji. W tym badaniu przedstawiamy darmowy i otwarty FishSim Animation Toolchain16 (w skrócie: FishSim; https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/), multidyscyplinarne podejście łączące biologię i informatykę w celu zaspokojenia tych potrzeb. Podobnie jak w przypadku wcześniej opublikowanego narzędzia anyFish17,18, opracowanie zestawu narzędzi miało na celu zapewnienie naukowcom łatwej w użyciu metody wdrażania animowanych bodźców 3D w eksperymentach na rybach. Nasze oprogramowanie składa się z zestawu narzędzi, które można wykorzystać do: (1) tworzenia wirtualnych ryb 3D (FishCreator), (2) animowania ścieżek pływania wirtualnych ryb za pomocą kontrolera gier wideo (FishSteering) oraz (3) organizowania i prezentowania nagranych wcześniej animacji na monitorach do żywych ryb ogniskowych (FishPlayer). Nasz łańcuch narzędzi zapewnia różne funkcje, które są szczególnie przydatne do testowania w sytuacji wyboru binarnego, ale mają również zastosowanie do innych projektów eksperymentalnych. Co więcej, możliwa animacja dwóch lub więcej wirtualnych ryb umożliwia symulację ławicy lub zalotów. Animacje nie są związane z konkretnym bodźcem, ale mogą być odtwarzane z innymi bodźcami, co umożliwia zmianę wyglądu bodźca, ale utrzymanie jego zachowania na stałym poziomie. Otwarty charakter toolchaina, a także fakt, że jest on oparty na systemie operacyjnym robota ROS (www.ros.org), zapewniają wysoką modułowość systemu i dają niemal nieskończone możliwości włączenia zewnętrznych urządzeń sprzężenia zwrotnego (jako sterownika lub systemu śledzącego) oraz dostosowania toolchaina do własnych potrzeb badawczych. Oprócz żaglopłetwego obecnie do użytku nadają się cztery inne gatunki: molly atlantycka Poecilia mexicana, gupik Poecilia reticulata, ciernik trójkolcowy Gasterosteus aculeatus i pielęgnica Haplochromis spp. Nowe gatunki można tworzyć w narzędziu do modelowania grafiki 3D (np. Blender, www.blender.org). Aby zilustrować przebieg pracy z FishSim i zapewnić protokół, jak przeprowadzić eksperyment z kopiowaniem wyboru partnera za pomocą animacji komputerowej, przeprowadziliśmy studium przypadku z molinezjami żaglopłetwymi.

Wybór partnera jest jedną z najważniejszych decyzji podejmowanych przez zwierzęta w ich historii życia. Zwierzęta rozwinęły różne strategie znajdowania najlepszych partnerów do krycia. Mogą polegać na danych osobowych podczas niezależnej oceny potencjalnych partnerów do krycia, prawdopodobnie zgodnie z wcześniej ustalonymi preferencjami genetycznymi dla określonej cechy fenotypowej19, 20. Mogą jednak również obserwować wybór kopulatorów współplemieńców i w ten sposób korzystać z informacji publicznych21. Jeśli obserwator zdecyduje się następnie wybrać tego samego partnera (lub ten sam fenotyp), co obserwowany przedstawiciel tego samego gatunku – "model" – wybrany wcześniej, nazywa się to kopiowaniem wyboru partnera (dalej w skrócie MCC)22,23. Kopiowanie wyboru partnera jest formą społecznego uczenia się, a zatem nieniezależną strategią wyboru partnera24, którą zaobserwowano zarówno u kręgowców25,26,27,28,29 i bezkręgowce30,31,32. Do tej pory MCC był badany głównie na rybach i znajduje się zarówno w warunkach laboratoryjnych33,34,35,36,37,38 jak i w wild39,40,41,42. Kopiowanie wyboru partnera jest szczególnie cenne dla osobnika, jeśli dwóch lub więcej potencjalnych partnerów do krycia jest pozornie podobnej jakości, a "dobry" wybór partnera - pod względem maksymalizacji dopasowania - jest trudny do dokonania43. Jakość samej modelki może mieć wpływ na to, czy samice fokusowe kopiują jej wybór, czy nie44,45,46,47. Odpowiednio, "dobra" lub "zła" cecha żeńskiej modelki została przypisana jej mniejszemu lub większemu doświadczeniu w wyborze partnera, na przykład w odniesieniu do rozmiaru i wieku44,45,46, lub jej byciu współgatunkową lub heterospecyficzną47. W molinezjach żaglopłetwych, które kopiują wybór partnera współplemieńców39,48,49,50,51, stwierdzono, że samice ogniskowe kopiują nawet odrzucenie samca52. Ponieważ uważa się, że MCC odgrywa ważną rolę w ewolucji cech fenotypowych, a także specjacji i hybrydyzacji21,23,53,54, konsekwencje skopiowania "fałszywego" wyboru mogą być ogromne w zmniejszeniu przydatności kopiarki55. Jeśli dana osoba zdecyduje się skopiować wybór innej osoby, ważne jest, aby ocenić, czy obserwowany model jest wiarygodnym źródłem informacji, tj. czy sam model dokonuje "dobrego" wyboru, ponieważ ma duże doświadczenie w wyborze partnera. Tutaj pojawia się pytanie: jakie cechy wizualne mogą charakteryzować niezawodny model do naśladowania u samic żaglopłetwych?

Charakterystyczną cechą wizualną samic molinezji żaglopłetwych i innych Poeciliidów jest miejsce ciężarne (znane również jako 'plamka odbytu', 'plama lęgowa' lub 'plama ciążowa'). Ten ciemno zabarwiony obszar w okolicy odbytu pochodzi z melanizacji tkanki wyściełającej worek jajnikowy s56. Wielkość i obecność plamki ciężarnej są zmienne u samic tego samego gatunku i mogą ulegać dalszym indywidualnym zmianom w trakcie progresji cykli jajnikowych56,57. Plamki grawitacyjne mogą służyć do przyciągania samców i ułatwiania orientacji gonopodialnej do inseminacji wewnętrznej58 lub jako środek reklamujący płodność59,60. Biorąc pod uwagę związek między plamką grawitacyjną a statusem reprodukcyjnym samicy, przewidzieliśmy, że plamka ciężarna służy jako znak jakości modelowej samicy, dostarczając informacji o jej aktualnym stanie reprodukcyjnym obserwowanym samicom. Zbadaliśmy dwie alternatywne hipotezy. Po pierwsze, jeśli plamka ciężarna jest ogólnym znakiem dojrzałości, jak przewidują Farr i Travis59, oznacza to przypuszczalnie wiarygodny i doświadczony model w porównaniu z modelem niedojrzałym (bez plamki). W tym przypadku kobiety skupiające się są bardziej skłonne do kopiowania wyboru modelki z plamką, ale nie modelki bez plamki. Po drugie, jeśli plamka ciężarna oznacza brak chłonności z powodu już rozwijających się czerwiu, jak przewidywali Sumner i wsp.60, model jest prawdopodobnie mniej niezawodny, ponieważ nieotwarte samice byłyby uważane za mniej wybredne. W takim przypadku skupione kobiety nie skopiują swojego wyboru, ale modelki bez plamy. Do tej pory rola miejsca ciężarnego dla MCC u samic żaglopłetwych nigdy nie została przetestowana ani eksperymentalnie zmanipulowana.

Użyliśmy FishSim do przeprowadzenia eksperymentu MCC, prezentując wirtualne samce bodźców i wirtualne modelki żeńskie na monitorach komputerowych, zamiast używać żywego bodźca i modelowania ryb, jak to było używane w klasycznej procedurze eksperymentalnej49,50,51,61. Ogólna użyteczność naszego oprogramowania została wcześniej zweryfikowana do testowania hipotez dotyczących wyboru partnera u molinezyków żaglopłetwych12. Tutaj sprawdziliśmy, czy brak lub obecność plamki grawitacyjnej u samic wirtualnych modeli wpływa na wybór partnera do obserwacji samic ogniskowych na żywo. Najpierw pozwalamy samicom ogniskowym zaaklimatyzować się w zbiorniku testowym (ryc. 1.1) i pozwalamy im wybierać między dwoma różnymi samcami bodźca wirtualnego w teście wyboru pierwszego partnera (ryc. 1.2). Następnie, w okresie obserwacji, wcześniejszy niepreferowany wirtualny mężczyzna został zaprezentowany wraz z wirtualną modelką żeńską (ryc. 1.3). W kolejnym teście drugiego partnera, samice fokusowe ponownie wybierały spośród tych samych samców (ryc. 1.4). Przeanalizowaliśmy, czy samice fokusowe skopiowały wybór partnera obserwowanej samicy modelowej, porównując jej decyzję o wyborze partnera w pierwszym i drugim teście wyboru partnera. Przeprowadziliśmy dwa różne zabiegi eksperymentalne, w których wizualnie manipulowaliśmy jakością wirtualnej modelki żeńskiej. W okresie obserwacji zaprezentowaliśmy wcześniejszego, niepreferowanego wirtualnego samca (1) wraz z wirtualną modelką samicą z ciętkiem ("punktowym"); lub (2) razem z wirtualną modelką bez plamki grawitacyjnej (leczenie "no spot"). Dodatkowo, w grupie kontrolnej bez żadnej modelowej samicy, sprawdziliśmy, czy samice z ogniskową wybierały konsekwentnie, gdy nie podawano żadnych informacji publicznych.

Diagram eksperymentu wyboru partnera ryby; konfiguracja obejmuje ekrany LCD, wirtualnych samców, strefy wyboru partnera.
Rysunek 1. Ogólny przegląd najważniejszych etapów eksperymentu MCC z wykorzystaniem wirtualnych bodźców rybnych. (1) Okres aklimatyzacji. (2) Test wyboru pierwszego partnera: żywa samica ogniskowa wybiera między samcami z bodźcem wirtualnym. (3) Okres obserwacji: samica ogniskowa obserwuje poprzedniego, niepreferowanego samca wraz z wirtualną modelką samicą z plamką grawitacyjną. (4) Test drugiego partnera: samica ogniskowa ponownie wybiera między samcami bodźca wirtualnego. W tym przykładzie kopiuje wybór modelu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przeprowadzone eksperymenty i obchodzenie się z rybami były zgodne z niemieckim ustawodawstwem dotyczącym dobrostanu zwierząt (Deutsches Tierschutzgesetz) i zatwierdzone przez wewnętrznego inspektora ds. dobrostanu zwierząt dr Ursa Gießelmanna, Uniwersytet w Siegen oraz władze regionalne (Kreisveterinäramt Siegen-Wittgenstein; Numer zezwolenia: 53.6 55-05).

1. Projektowanie wirtualnych ryb

Uwaga: Znajdź listę wymaganego sprzętu i oprogramowania na liście materiałów uzupełniających. Szczegółowy opis ogólnej funkcjonalności FishSim oraz dodatkowe porady i wskazówki można znaleźć w instrukcji obsługi (https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/).

  1. Przygotowanie tekstur kobiecego ciała z plamką grawitacyjną i bez niej
    1. Uruchom GIMP i kliknij Plik >> Otwórz, aby otworzyć obraz tekstury kobiecego ciała "PLF_body_6. png" z folderu modele w katalogu "fishsim_animation_toolchain". Użyj tego zdjęcia jako odniesienia dla wszystkich nowo utworzonych tekstur kobiecego ciała z plamą grawitacyjną. Za pomocą narzędzia do zaznaczania swobodnego zaznaczania zaznacz obszar ciemnej plamki grawitacyjnej obrazu referencyjnego i wytnij go (kliknij przycisk Edytuj >> Wytnij).
      >nuta: GIMP (dostępny pod adresem www.gimp.org) to bezpłatne narzędzie do edycji zdjęć, podobne do Adobe Photoshop, którego można używać do manipulowania cyfrowymi zdjęciami i grafiką.
    2. Otwórz drugi plik tekstury kobiecego ciała w GIMP (np. "PLF_body_7.png") i przenieś obszar punktowy na drugą teksturę ciała, wstawiając (Edytuj >> Wklej do) poprzedni obszar wyciętego punktu jako nową pływającą warstwę. Dostosuj położenie plamki grawitacyjnej na drugim obrazie i scal warstwy, klikając Warstwa >> Warstwa zakotwiczenia.
      >nuta: Upewnij się, że obszar plamki grawitacyjnej ma ten sam rozmiar i identyczne położenie na każdej wirtualnej modelce żeńskiej (Rysunek 2)!
    3. Eksportuj (Edytuj >> Eksportuj jako) nową teksturę "punktową" pod nową nazwą (np. PLF_body_7_S. png) w folderze models. Zamknij wszystkie otwarte okna obrazów w GIMP.
      nuta: Nie wprowadzaj żadnych innych zmian (np. skalowania) w plikach tekstur, ponieważ są one specjalnie edytowane, aby można je było później odwzorować na rybę 3D.
    4. Utwórz drugą teksturę ciała bez plamki ciężarnej, używając tego samego oryginalnego pliku tekstur kobiecego ciała po raz drugi (np. "PLF_body_7.png"). Teraz zakryj już istniejące miejsca grawitacyjne w oryginalnym pliku za pomocą GIMP-a.
    5. Otwórz teksturę kobiecego ciała w GIMP i wybierz narzędzie do klonowania. Wybierz wzór otaczającego obszaru brzucha (bez ciemnej pigmentacji), naciskając Ctrl + lewy przycisk myszy i użyj tego zaznaczenia, aby pokryć istniejącą ciemną pigmentację, zamalowując ją narzędziem klonowania (Rysunek 2).
    6. Wyeksportuj nowo utworzoną teksturę "bez plamy" pod nową nazwą (np. PLF_body_7_NS.png) w folderze models. Zamknij GIMP.

Manipulacja teksturą ryb do badań; Porównanie zabiegów oryginalnych, punktowych, no-spot.
Rysunek 2: Przykładowe zdjęcia tekstur kobiecego ciała przed (oryginalną) i po manipulacji w celu leczenia "plamy" i "braku plamy" przy użyciu narzędzia do edycji zdjęć GIMP. Kropkowany okrąg oznacza obszar, który został zmanipulowany. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Dostosowywanie punktu widzenia i ustawianie "sceny" dla animacji
    1. Uruchom FishSim, wybierając ikonę FishSim w programie uruchamiającym po lewej stronie pulpitu. Skonfiguruj rozdzielczość monitorów prezentacji i kliknij przycisk Uruchom.
      nuta: Zaleca się dokonanie następujących regulacji (kroki 1.2.2\u20121.2.4) na ekranie jednego z monitorów prezentacyjnych (jeśli wymiary i rozdzielczości monitora się różnią).
    2. Naciśnij F1 na klawiaturze, aby przełączyć się z trybu wyświetlania do trybu edycji (przełączaj się między trybem wyświetlania i edycji, kilkakrotnie naciskając F1).
      nuta: Przełączenie do trybu edycji włącza pasek narzędzi edycji w górnej części okna. Scena widziana w trybie oglądania przedstawia to, co zostanie zaprezentowane na ekranie podczas eksperymentów.
    3. Dostosuj punkt widzenia, aby dopasować go do wymiarów monitorów prezentacyjnych, dostosowując kąt kamery. Obróć kamerę, przytrzymując lewy przycisk myszy i przesuń kursor. Przesuwaj kamerę, przytrzymując prawy przycisk myszy i przesuwając kursor. Powiększaj i pomniejszaj, przytrzymując środkowy przycisk myszy (lub oba przyciski myszy) i przesuwając kursor.
    4. Kliknij Ustawienia kamery na pasku narzędzi edycji (ikona kamery) i kliknij Kopiuj do kamery statycznej, aby ustawić punkt obserwacji. Kliknij przycisk Plik >> Zapisz scenę, aby zapisać dostosowaną scenę jako nową scenę domyślną. W tym celu zastąp plik "default_scene.scene" w folderze scenes w katalogu FishSim.
      nuta: Domyślna scena pojawi się przy każdym uruchomieniu FishSim i jako scena początkowa w FishPlayerze. W FishPlayerze domyślna scena służy również jako pauza podczas eksperymentów (Rysunek 3A). Regulacja sceny musi być wykonana tylko raz.

Zachowanie ryb podczas ruchu; zbiornik akwariowy; Sekwencyjna seria obrazów pokazująca zmiany położenia.
Rysunek 3: Zrzuty ekranu sceny w FishSim. (A) pusta scena domyślna bez ryby, (B) scena przedstawiająca samego samca, (C) scena pokazująca tego samego samca wraz z modelką samicą z plamą, oraz (D) scena pokazująca identycznego samca i identyczną modelkę samicy bez plamki. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Projekt wirtualnego męskiego bodźca do prezentacji podczas testów wyboru partnera
    nuta: Przygotuj wirtualne bodźce męskie, które później zostaną zanimowane i zaprezentowane żywym samicom ogniskowym podczas testów wyboru partnera.
    1. Jeśli nie jest jeszcze otwarty, uruchom FishSim. Naciśnij F1, aby przejść do trybu edycji.
    2. Kliknij Plik >> Załaduj model ryby z menu rozwijanego i załaduj domyślny szablon męskiego żaglopłetwego molly "default_PLM.x", wybierając go z folderu models.
    3. Kliknij dwukrotnie lewym przyciskiem myszy załadowaną rybę, aby ją wybrać. Zostanie on podświetlony w siatce. Kliknij ikonę koła zębatego na pasku narzędzi, aby otworzyć zestaw narzędzi ryb. Pojawi się okno z opcjami edycji używanymi do dostosowywania wirtualnego mężczyzny. Odznacz Pokaż siatkę, aby uzyskać lepszy widok ryby.
    4. Zmień nazwę na male.
      nuta: Imię samca jest ważne i reprezentuje "rolę", jaką będzie później odgrywał podczas animacji. Imię to musi być identyczne dla każdego nowo utworzonego wirtualnego mężczyzny, który będzie używany później podczas eksperymentów.
    5. W razie potrzeby zmień skalę (wymiary) samca, zmieniając wartości x, y i z, a następnie kliknij przycisk Zastosuj.
    6. Edytuj teksturę samca, klikając Tekstury w przyborniku edycji. Kliknij na cechę ryby (tułów, grzbiet, ogon), aby ją zmienić.
      nuta: Pojawi się pole Wybierz teksturę dla ze wszystkimi plikami .png, które mogą być używane jako tekstury. Tekstury pojawią się z nazwami podanymi w folderze modeli.
    7. Kliknij teksturę wyświetlaną na liście (po prawej), a pojawi się ona bezpośrednio i zastąpi poprzednią teksturę na rybie.
    8. Po utworzeniu żądanego samca kliknij przycisk Zastosuj w obszarze Konfiguracja w przyborniku edycji, a następnie kliknij przycisk Zapisz rybę na dysku. Zapisz nowego samca jako "Male_A.fish" w folderze models.
    9. Dodatkowo zapisz całą scenę (Plik >> Zapisz scenę), w tym jednego mężczyznę w folderze scen. W tym przypadku zaleca się użycie nazwy "Male_A_alone.scene" (Rysunek 3B).
    10. Kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować pustą scenę domyślną i powtórz kroki od 1.3.2 do 1.3.9, aby utworzyć tyle różnych wirtualnych samców, ile potrzeba, i zapisać każdego nowo utworzonego samca pod unikalną nazwą w folderze models i jako nowy plik .scene w folderze sceny.
  2. Projekt wirtualnego modelu samicy ryby do prezentacji w okresie obserwacji
    1. Kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować scenę domyślną. Wykonaj kroki 1.3.1 i kliknij Plik >> Załaduj model ryby, aby załadować domyślny szablon żeński "default_PLF.x" z folderu modeli.
    2. Kliknij dwukrotnie lewym przyciskiem myszy załadowaną samicę, aby ją wybrać i otworzyć zestaw narzędzi ryb. Zmień imię na "kobieta". W razie potrzeby przeskaluj samicę zgodnie z opisem w kroku 1.3.5.
      nuta: Na potrzeby tego eksperymentu imię i skala powinny być identyczne dla wszystkich samic.
    3. Zastąp domyślną teksturę kobiecego ciała wcześniej utworzoną teksturą ciała "punktową" (wymienioną w polu po prawej stronie), jak opisano w krokach od 1.3.6 do 1.3.7.
    4. Kliknij Zastosuj w obszarze Konfiguracja w Przyborniku edycji, a następnie zapisz rybę na dysku, klikając Zapisz i utwórz plik "Female_1S.fish" (S = spot).
    5. Kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować scenę domyślną. Powtórz kroki od 1.4.1 do 1.4.4, aby stworzyć co najmniej jedną (lub tyle ile potrzeba) identyczną modelkę samicy, ale bez plamki ciężarnej i nazwij ją "Female_1NS.fish" (NS = brak plamki). Zapisz każdą rybę w folderze models.
      nuta: Na czas obserwacji eksperymentu MCC należy utworzyć i zapisać sceny zawierające jednego mężczyznę i jedną kobietę.
    6. Kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować pustą scenę domyślną. Kliknij Plik >> Załaduj model ryby, aby wstawić wirtualnego samca "Male_A.fish" z folderu models. Kliknij ponownie Plik>> Załaduj model ryby, aby dodać do sceny samicę modelu wirtualnego "Female_1S.fish". Zmień pozycję każdej ryby, zmieniając ich współrzędne x, y i z, tak aby ich ciała nie nachodziły na siebie.
      nuta: Usuń rybę ze sceny, klikając ją dwukrotnie i naciskając Delete na klawiaturze.
    7. Zapisz scenę, w tym mężczyznę i modelkę samicą, klikając Plik >> Zapisz scenę jako "Male_A_with_Female_1S.scene" (Rysunek 3C).
    8. Powtórz kroki od 1.4.6 do 1.4.7, aby utworzyć trzy dodatkowe sceny dla: (1) Male_A z Female_1NS (zobacz Rysunek 3D), (2) Male_B z Female_1S i (3) Male_B z Female_1NS.

2. Animacja wirtualnych bodźców rybnych

Uwaga: Każdy rodzaj animacji potrzebnej do eksperymentu musi być przygotowany tylko raz przy użyciu jednej przykładowej sceny męskiej i jednej przykładowej sceny obserwacyjnej (męskiej i żeńskiej animowanej razem). Podczas procesu animacji tworzona jest ścieżka pływania dla każdej ryby, która może być później odtwarzana przez dowolną rybę, o ile nazwa jest identyczna (patrz krok 1.3.4).

  1. Wirtualne animacje samców do prezentacji podczas testów wyboru partnera
    nuta: Przygotuj dwie animacje wirtualnego samca: (1) tor pływacki o czasie trwania 7,5 min, oraz (2) tor pływacki o czasie trwania 5 min.
    1. Podłącz kontroler do gier (np. Sony Play Station 3) do portu USB komputera operacyjnego.
    2. Otwórz FishSim i kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować scenę jednego samca z folderu scenes, np. "Male_A_alone.scene". Uruchom FishSteering, klikając ikonę FishSteering.
    3. Skonfiguruj ustawienia kontrolera w osobnym oknie.
      Uwaga: FishSim i FishSteering działają jednocześnie, a rybami można sterować w trybie view, jak pokazano podczas eksperymentów, lub w trybie edycji, naciskając F1.
    4. Aby animować (samca) rybę, wybierz ją z menu rozwijanego na panelu sterowania. Nazwy modeli w tym miejscu odpowiadają nazwie podanej w Przyborniku edycji (patrz krok 1.3.4).
    5. Kliknij Rozpocznij umieszczanie i użyj kontrolera, aby umieścić rybę w dowolnej pozycji startowej w wirtualnym zbiorniku. Kliknij przycisk Zatrzymaj umieszczanie.
    6. Rozpocznij rejestrowanie ścieżki pływania ryby, klikając Rozpocznij nagrywanie. Użyj kontrolera, aby przesunąć rybę po scenie.
      nuta: Czas trwania nagrania jest podany w prawym dolnym rogu panelu sterowania.
    7. Kliknij przycisk Zatrzymaj nagrywanie. Kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać ścieżkę pływania jako plik .bag-file ("rekord") na dysku (np. na pulpicie). Wybierz nazwę pliku, która ma reprezentować czas trwania rekordu, np. "7_30_min_male_alone.bag".
      nuta: Po zatrzymaniu nagrywania nie można ponownie edytować całkowitego czasu trwania.
    8. Edytuj nagranie, aby dodać ruch płetwy grzbietowej samca, aby naśladować zachowanie samca podczas zalotów podczas testów wyboru partnera. Wybierz płetwę grzbietową z menu rozwijanego w Edytuj funkcję (w danym momencie można edytować tylko jeden obiekt).
    9. Wybierz Rozpocznij edycję, a cała ścieżka pływania zostanie odtworzona. Naciśnij przycisk L1 na kontrolerze, aby podnieść płetwę grzbietową w określonych momentach w czasie. Kliknij przycisk Zapisz, aby zapisać zmodyfikowaną wersję ścieżki pływania jako nową .worek-pilnik.
    10. Powtórz kroki 2.1.8 i 2.1.9, ale wybierz gonopodium, aby dodać jego ruch. Zapisz ostateczną wersję do późniejszego wykorzystania w FishPlayerze. Zamknij FishSteering.
      nuta: Zaleca się zapisywanie plików bagowych dla każdego kroku edycji pod unikalną nazwą. Dzięki temu zawsze można wrócić do wcześniejszej wersji animacji, jeśli coś w procesie edycji pójdzie nie tak.
  2. Wirtualna animacja męska i modelowa do prezentacji podczas okresu obserwacji
    nuta: Przygotuj jedną animację z wirtualnym mężczyzną i wirtualną modelką kobietą w zalotach, a więc w interakcji seksualnej ze sobą, o łącznym czasie trwania 10 minut.
    1. Otwórz FishSim. Naciśnij F1, aby przejść do trybu edycji i kliknij Plik >> Załaduj scenę, aby załadować scenę z mężczyzną i kobietą, np. "Male_A_with_Female_1S.scena". Uruchom aplikację FishSteering.
    2. Wybierz na przemian mężczyznę i kobietę, aby umieścić je (klikając Start/Stop umieszczania) w wirtualnym zbiorniku.
    3. Do nagrania najpierw wybierz samicę ryby z menu rozwijanego panelu sterowania i utwórz ścieżkę pływania o czasie trwania 10 minut, wykonując kroki od 2.1.5 do 2.1.6.
      nuta: Można rejestrować ścieżkę pływania tylko jednej ryby na raz. Po animacji pierwszej ryby, ścieżka pływania drugiej ryby może zostać uwzględniona za pomocą funkcji Edycja, podczas gdy poprzednio sterowana ryba będzie odtwarzana obok przez cały czas trwania animacji.
    4. Kliknij Zatrzymaj nagrywanie i Zapisz ścieżkę pływania na dysku, np. jako "10_00_min_male_with_female.bag". Następnie kolejno edytuj ścieżkę pływania samca, ruch płetwy grzbietowej i ruch gonopodium, jak opisano w krokach od 2.1.8 do 2.1.10. Zapisz ostateczną wersję do późniejszego wykorzystania w FishPlayerze.

3. Przygotowanie playlist animacji do eksperymentu MCK

Uwaga: Użyj FishPlayera, aby zaprezentować animacje na dwóch monitorach dla kobiet na żywo. Ułóż listę odtwarzania dla każdego monitora osobno, aby zasymulować procedurę eksperymentu MCC (Rysunek 1). Narzędzie składa się z głównego okna pokazującego listę odtwarzania nagrań dla każdego monitora (Rysunek 4) oraz osobnego okna animacji dla każdego monitora prezentacyjnego.

  1. Ogólna funkcjonalność i rozmieszczenie scen i nagrań
    1. Zamknij wszystkie okna i otwórz FishPlayer, klikając odpowiednią ikonę. Skonfiguruj konfigurację do użytku z dwoma monitorami do prezentacji (lewym i prawym) i kliknij Uruchom.
      nuta: Domyślna scena utworzona w kroku 1.2.4 (zapisana w scenes/default_scene.scene) będzie zawsze ładowana i wyświetlana na obu monitorach jako scena początkowa i podczas polecenia pauzy.
    2. Dodaj wpisy do listy odtwarzania dla każdego monitora osobno. Kliknij Dodaj scenę ładowania, aby dodać scenę np. Mężczyzna A z folderu scenes w katalogu FishSim. Kliknij Dodaj rekord odtwarzania, aby dodać nagranie z dysku, np. 7,5-minutowe nagranie dla samego mężczyzny.
      nuta: Scena i następujący po niej zapis zostaną następnie połączone przez oprogramowanie, a wirtualny mężczyzna przedstawiony w scenie zostanie animowany zgodnie z definicją w odpowiednim zapisie.
    3. Kliknij Dodaj pauzę, aby dodać polecenie pauzy o określonym czasie trwania (minuty/sekundy) pokazujące domyślną scenę bez ryb jako przerwę na obsługę ryb między rekordami.
      nuta: Czas trwania pauzy powinien zasadniczo zależeć od czasu potrzebnego na obchodzenie się z rybami. Kliknij wpis i przeciągnij, aby zmienić jego kolejność na liście. Wybrane wpisy są oznaczone kolorem czerwonym. Aby usunąć wpis z listy odtwarzania, zaznacz go i kliknij przycisk Usuń zaznaczenie.
    4. Kliknij przycisk Odtwórz/Zatrzymaj, aby rozpocząć lub zatrzymać prezentację. Zatrzymanie zawsze zakończy całą listę odtwarzania, np. nie ma możliwości zatrzymania się w środku listy odtwarzania po uruchomieniu.
      nuta: Playlisty zawsze rozpoczynają się od pierwszego wpisu i są wyświetlane od góry do dołu. W związku z tym prawidłowa kolejność wszystkich wpisów musi być ustalona przed eksperymentem i nie może być zmieniona po jego zakończeniu bez zatrzymania prezentacji. Licznik czasu u dołu okna pokazuje czas trwania i rzeczywisty czas bieżącej listy odtwarzania.
  2. Układ playlist dla dwóch zabiegów i kontroli eksperymentu MCC
    nuta: Jeśli chodzi o układ wstępny, eksperyment MCC jest podzielony na dwie części: (1) pierwszy test wyboru partnera i (2) okres obserwacji, po którym następuje drugi test wyboru partnera. Dlatego dla każdego zabiegu i kontroli, listy odtwarzania muszą być ułożone w dwóch różnych kolejnościach.
    1. Przeprowadzając eksperyment, najpierw przygotuj playlistę do pierwszego testu wyboru partnera.
    2. Po drugie, w trakcie trwania eksperymentu, zmień układ listy odtwarzania na kolejny okres obserwacji i drugi test wyboru partnera, zgodnie z którym wirtualny samiec był preferowany przez samicę ogniskową w pierwszym teście wyboru partnera.
  3. Specjalny układ playlist do leczenia "punktowego"
    1. W przypadku pierwszego testu wyboru partnera w Zabiegu 1 zamów listę odtwarzania dokładnie tak, jak pokazano na rysunku
    2. Po pierwszym teście wyboru partnera zrób sobie przerwę na obliczenie, który wirtualny samiec był preferowany (patrz krok 5.9 poniżej). Następnie zmień kolejność list odtwarzania dla okresu obserwacji, w którym publiczne informacje są przekazywane samicy ogniskowej, pokazując wcześniejszego niepreferowanego samca wraz z modelką samicy.
    3. Ułóż listę odtwarzania do obserwacji i następującego po nim testu wyboru drugiego partnera zgodnie z Rysunek 5.
    4. W okresie obserwacji połącz 10-minutowy zapis (mężczyzna i modelka samica razem) ze sceną przedstawiającą wcześniej preferowanego samca.
      nuta: W takim przypadku wyświetlana jest tylko ścieżka pływania samca, a ponieważ nie ma jej w scenie, wirtualna modelka samica będzie nieobecna.
    5. W przypadku listy odtwarzania z niepreferowanym mężczyzną połącz 10-minutowe nagranie ze sceną, w której występuje poprzedni niepreferowany mężczyzna wraz z modelką. Wybierz sceny, w tym modelkę z miejscem ciężarnym (S) do tego zabiegu.
      nuta: W przeciwieństwie do wersji 3.3.2, tutaj identyczny zapis zostanie odtworzony, ale teraz widoczna jest modelka żeńska.

Interfejs oprogramowania FishPlayer; Dwa panele odtwarzania do sterowania scenami w ustawieniach badania behawioralnego.
Rysunek 4: Zrzut ekranu przedstawiający listy odtwarzania FishPlayer dla lewego i prawego monitora w pierwszej części (tj. pierwszym teście wyboru partnera) eksperymentu MCC. Wpisy na liście odtwarzania są uporządkowane zgodnie z potrzebami dla pierwszego testu wyboru partnera w Zabiegu 1. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Schemat interfejsu FishPlayer; Sterowanie odtwarzaniem, ładowanie scen, zarządzanie listami odtwarzania, ustawienia czasu.
Rysunek 5: Zrzut ekranu przedstawiający listy odtwarzania FishPlayer dla lewego i prawego monitora w drugiej części (okres obserwacji i test wyboru drugiego partnera) eksperymentu MCC. Wpisy na playlistach są uporządkowane zgodnie z potrzebami dla okresu obserwacji i drugiego testu wyboru partnera w Leczeniu 1. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Specjalny układ listy odtwarzania dla leczenia "no spot"
    1. W przypadku Leczenia 2 uporządkuj listy odtwarzania zgodnie z opisem dla Leczenia 1 (Rysunki 4 i 5), ale zamiast tego użyj sceny zawierającej wirtualną modelkę samicy bez miejsca ciężkości (NS) podczas obserwacji.
  2. Specjalny układ listy odtwarzania dla kontrolki spójności wyboru
    nuta: W kontroli spójności wyboru, wpisy na liście odtwarzania dla testu wyboru partnera są identyczne jak w przypadku zabiegów 1 i 2 (Rysunek 4). W okresie obserwacji nie są jednak przekazywane żadne publiczne informacje samicom ogniskowym, a zatem nie jest widoczna żadna samica modelki.
    1. Uporządkuj listy odtwarzania tak, jak pokazano w Rysunek 5, ale połącz sceny dla każdego mężczyzny osobno razem z 10-minutowym nagraniem.
      nuta: W takim przypadku wyświetlana będzie tylko ścieżka pływania samca ryby, a ponieważ brakuje jej w scenie, modelka samicy będzie nieobecna po obu stronach.

4. Konfiguracja eksperymentalna

  1. Umieść dwa ekrany komputerowe na przeciwległych końcach zbiornika testowego. Dostosuj sita tak, aby zakrywały większość szklanych ścianek zbiornika testowego i aby między sitami a ścianami zbiornika było 1.5 cm odstępu. Zapewnij oświetlenie zbiornika od góry.
  2. Przykryj dno zbiornika cienką warstwą żwiru i napełnij go wodą odpowiednią dla żywych ryb do wysokości sit. Zaznacz strefę wyboru pionową linią na głębokości 20 cm od każdego końca na zewnątrz zbiornika. Miej pod ręką cylinder ze szkła akrylowego i dwa stopery.
  3. Podłącz monitory do zasilania i do komputera operacyjnego, umieszczonego w odległości co najmniej 1 m od zbiornika testowego, np. na małym stole (Rysunek 6).

Schemat konfiguracji testu behawioralnego; zbiornik z rybami, monitory wyświetlające bodźce, komputerowy system sterowania.
Rysunek 6: Konfiguracja eksperymentalna eksperymentu MCC z animacją komputerową. Komputer operacyjny łączy się z dwoma monitorami prezentacyjnymi (Monitor 1 i 2), które odtwarzają animacje do żywych ogniskowych samic wewnątrz zbiornika testowego. Na ilustracji oba monitory LCD są ustawione pod kątem, aby pokazać animowaną scenę. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

5. Przeprowadzanie eksperymentu MCK

Uwaga: Postępuj zgodnie z poniższą procedurą eksperymentalną, aby przeprowadzić jedną próbę Leczenia 1, Leczenie 2 lub kontrolny eksperyment MCC z użyciem jednej żywej ogniskowej samicy (zobacz Rysunek 1).

  1. Otwórz FishPlayer na komputerze operacyjnym i ułóż listy odtwarzania dla pierwszego testu wyboru partnera, jak opisano np. dla Leczenia 1 (Rysunek 4). Sprawdź, czy monitory do prezentacji są uruchomione i czy wyświetlają pustą scenę domyślną.
  2. Umieść żywą ogniskową samicę w zbiorniku testowym. Pozwól jej swobodnie pływać i aklimatyzować się do zbiornika i prezentacji pustych zbiorników na obu monitorach przez okres 20 minut.
  3. Po aklimatyzacji umieść ogniskową samicę w przezroczystym akrylowym cylindrze pośrodku zbiornika testowego, aby zapewnić równą odległość od obu monitorów i uruchom listy odtwarzania na obu monitorach jednocześnie, klikając przycisk Odtwórz, zaczynając od pierwszego testu wyboru partnera.
    nuta: Samica ogniskowa może obserwować oba samce bodźca wirtualnego z wnętrza cylindra przez około 2,5 minuty.
  4. Zanim zegar osiągnie 02:30 min, należy powoli udać się do zbiornika doświadczalnego i uwolnić ogniskową samicę z cylindra, delikatnie podnosząc ją prosto z wody, np. o 02:15 min.
    nuta: W tym przypadku dokładny czas zależy od odległości od komputera sterującego do zbiornika testowego i powinien zostać określony podczas wcześniejszych jazd testowych. Bardzo ważne jest, aby działać powoli i delikatnie, aby uniknąć stresu dla ryb. Ponieważ ryby mogą działać bardzo szybko, zaleca się, aby mieć pod ręką jeden stoper podczas wypuszczania samicy, aby bezpośrednio rozpocząć pomiar czasu asocjacji (patrz krok 6.1).
  5. Wróć do komputera operacyjnego. Obserwuj ogniskową samicę i miej pod ręką dwa stopery, aby zmierzyć czas skojarzenia z każdym samcem bodźca wirtualnego (patrz krok 6.1).
    nuta: Samica ogniskowa może swobodnie pływać i wybierać między oboma samcami przez 5 minut.
  6. Zatrzymaj pomiar czasu asocjacji, gdy timer osiągnie 07:30 min. Wpis pauzy będzie wtedy działał przez 1,5 minuty. Użyj pauzy jako czasu obsługi, aby ponownie umieścić ogniskową samicę w cylindrze i zapisać czas dla każdego wirtualnego samca w arkuszu danych.
    nuta: Po przerwie rozpocznie się drugi wpis o godzinie 07:30 minuty, a samica ogniskowa może obserwować oba samce przez 02:30 minut. Pozycja samca jest teraz przełączana między lewą a prawą, aby kontrolować możliwe odchylenie boczne u ogniskowych samic (patrz krok 6.3).
  7. Zanim timer osiągnie 11:30 min, zwolnij ogniskową samicę z cylindra. Zmierz czas asocjacji przez następne 5 minut.
  8. Przestań mierzyć czas asocjacji, gdy timer osiągnie 16:30 min. Wpis pauzy będzie trwał 1 minutę. Wykorzystaj ten czas obsługi, aby umieścić ogniskową żeńską wewnątrz cylindra.
  9. Zapisz czasy asocjacji dla drugiego pomiaru. Dla każdego samca zsumuj czasy asocjacji obu połówek testu pierwszego wyboru partnera (przed i po zamianie samców). Oblicz, czy samica ogniskowa miała odchylenie boczne i który samiec był preferowany przez samicę ogniskową (patrz kroki od 6.1 do 6.3).
    nuta: Nie ma problemu, jeśli pauza zostanie zakończona przed zakończeniem obliczeń, ponieważ przejście do następnego kroku wymaga, aby lista odtwarzania dotarła do końca i zatrzymała się.
  10. Zmień kolejność list odtwarzania (nie zamykaj FishPlayera!), jak pokazano w Rysunek 5 (w zależności od aktualnego leczenia), tak aby poprzednio preferowany samiec był animowany samodzielnie podczas okresu obserwacji, a wcześniejszy niepreferowany samiec był animowany razem z wirtualną modelką samicy.
    nuta: Zmiany wprowadzone na listach odtwarzania nie są widoczne dla głównej samicy.
  11. Kliknij przycisk Odtwórz, aby kontynuować drugą część eksperymentu, a wpisy zostaną odtworzone od góry do dołu, począwszy od 10-minutowego okresu obserwacji.
    nuta: W okresie obserwacji samica ogniskowa pozostaje wewnątrz cylindra, ale jest w stanie obserwować obie prezentacje.
  12. Po okresie obserwacji rozpoczyna się przerwa trwająca 0,5 minuty. Zanim zegar osiągnie 10:30 min, wypuść ogniskową samicę z cylindra i rozpocznij drugi test wyboru partnera z 5-minutowym zapisem dla każdego samca. Zmierz czasy asocjacji przez następne 5 minut.
  13. Przestań mierzyć czas skojarzenia, gdy timer osiągnie 15:30 min. Wpis pauzy będzie wtedy działał przez 1,5 minuty. Umieść ogniskową samicę wewnątrz cylindra i zapisz zmierzony czas dla każdego wirtualnego samca.
    nuta: Po przerwie rozpocznie się następny wpis o 7:30 min, a samica ogniskowa może obserwować oba samce (których pozycja ponownie zmieniła się z lewej na prawą) przez 2,5 minuty.
  14. Zanim timer osiągnie 19:30 min, wypuść ogniskową samicę z cylindra i zmierz czas asocjacji z ostatnich 5 minut.
  15. Zatrzymaj pomiar czasu asocjacji, gdy czasomierz osiągnie 24:30 min i zakończ eksperyment. Zapisz czasy asocjacji dla obu wirtualnych samców i kontynuuj analizę.

6. Pomiar danych

  1. Zmierz czas asocjacji podczas pierwszej i drugiej części (przed i po przełączeniu bodźców) każdego testu wyboru partnera, kiedy samica ogniskowa może wybrać między dwoma samcami.
    nuta: Rozpocznij pomiar, gdy samica przekroczy linię, ograniczając strefę wyboru głową i wieczkiem. Przestań mierzyć, gdy jej głowa i wieczko znajdą się poza strefą wyboru.
  2. Zsumuj czas asocjacji zmierzony dla każdego samca w pierwszej i drugiej części testu wyboru partnera i określ, który samiec był preferowany.
    nuta: Preferowany samiec jest określany jako ten, w którym samica ogniskowa spędziła ponad 50% całkowitego czasu, jaki spędziła w obu strefach wyboru w ramach testu wyboru partnera. Na potrzeby analizy czas asocjacji jest często przekładany na wyniki preferencji (względna wartość wyboru partnera), która jest definiowana jako czas, jaki samica spędziła z samcem podzielony przez czas, który spędziła z oboma samcami w strefach wyboru partnera.
  3. Oblicz, czy samice ogniskowe wykazują stronniczość podczas pierwszego testu wyboru partnera i wyklucz samice stronnicze z końcowej analizy.
    nuta: Ogniskowe samice są uważane za stronnicze, jeśli spędziły więcej niż 90% całkowitego czasu (obie połowy testu pierwszego partnera) w tej samej strefie wyboru, nawet po zmianie pozycji samca. Jej wybór na mężczyznę jest następnie uważany za stronniczy i próba zostaje zakończona.
  4. Zmierz standardową długość (SL) każdej samicy ogniskowej.
    nuta: Aby zapobiec stresowi ryb podczas doświadczeń, pomiary są zawsze wykonywane po zakończeniu próby doświadczalnej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zgodnie z protokołem, użyliśmy FishSim do stworzenia animacji komputerowych wirtualnych samców i samic żaglopłetwych. Następnie wykorzystaliśmy łańcuch narzędzi do zaprezentowania animacji żywym samicom ogniskowym w sytuacji wyboru binarnego, aby przeprowadzić eksperyment MCC zgodnie z procedurą eksperymentalną opisaną w Rysunek 1 i krok 5 protokołu.

Aby ustalić, czy samice były wzorowe, zmi...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Plamka ciężarna u samic żaglopłetwych została wcześniej opisana jako środek reklamy płodności w stosunku do samców tego samego gatunku59,60. Do tej pory nie badano, czy plama grawitacyjna może również dostarczać informacji samicom tego samego gatunku w kontekście wyboru partnera. W niniejszym studium przypadku zbadano potencjalną rolę plamki ciężarnej jako źródła informacji publicznych do obserwacji samic tego samego gatunku w kontekście MCC. Nasze badanie pokazu...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG (WI 1531/12-1 do KW i SG oraz KU 689/11-1 do KDK, KM i JMH). Serdecznie dziękujemy programowi DAAD RISE Germany za zapewnienie i zorganizowanie stażu naukowego na studiach licencjackich między SG a DB (Funding-ID: 57346313). Jesteśmy wdzięczni firmie Mitacs za dofinansowanie DB nagrodą RISE-Globalink Research Internship Award (FR21213). Serdecznie dziękujemy Aaronowi Berardowi za zaproszenie nas do przedstawienia FishSim czytelnikom JoVE oraz Alishy DSouzy, a także trzem anonimowym recenzentom za ich cenne uwagi na temat poprzedniej wersji rękopisu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Sprzęt
2x 19-calowe wyświetlacze LCD BelineaBelinea GmbH, NiemcyModel 1970 S1-PRozdzielczość 1280 x 1024 pikseli
1x 24-calowy wyświetlacz LCD Fujitsu FujitsuTechnology Solutions GmbH, NiemcyModel B24-8 TS ProRozdzielczość 1920 x 1080 pikseli
KomputerCzteroprocesorowy Intel Core 2 Q9400 @ 2,66 GHz x 4, GeForce GTX 750 Ti/PCIe/SSE2, pamięć 7,8 GiB, wersja 64-bitowa, 1 TB; klawiatura i mysz
SONY Playstation 3 Kontroler bezprzewodowySony Computer Entertainment Inc., JaponiaModel nr. CECHZC2EUSB do podłączenia do komputera
Akwarium100 cm x 40 cm x 40 cm (dł. x wys. x szer.)
Cylinder z pleksiwykonany49,5 cm wysokości, 0,5 cm grubości, 12 cm średnicy; osiem małych otworów (ok. 5 mm średnicy) wiercić blisko końca cylindra zmniejszyć ilość zakłóceń wody podczas uwalniania ryb
Żwir
2x OSRAM L58W/965OSRAM GmbH, NiemcyOświetlenie stanowiska eksperymentalnego
2x Stopery
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Software
ubuntu 16.04 LTSSystem operacyjny komputera; Pobierz z: https://www.ubuntu.com/
FishSim Animation Toolchain v.0.9Pobieranie oprogramowania i instrukcja obsługi (PDF) z: https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain
GIMP Gnu Image Manipulation Program (wersja 2.8.22)Pobierz z: https://www.gimp.org/
szklane na zamówienie

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Witte, K., Gierszewski, S., Chouinard-Thuly, L. Virtual is the new reality. Current Zoology. 63 (1), 1-4 (2017).
  2. Chouinard-Thuly, L., et al. Technical and conceptual considerations for using animated stimuli in studies of animal behavior. Current Zoology. 63 (1), 5-19 (2017).
  3. Basolo, A. L. Female preference for male sword length in the green swordtail, Xiphophorus helleri (Pisces: Poeciliidae). Animal Behaviour. 40 (2), 332-338 (1990).
  4. Rosenthal, G. G., Evans, C. S. Female preference for swords in Xiphophorus helleri reflects a bias for large apparent size. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (8), 4431-4436 (1998).
  5. Schlupp, I., Waschulewski, M., Ryan, M. J. Female preferences for naturally-occurring novel male traits. Behaviour. 136 (4), 519-527 (1999).
  6. Campbell, M. W., Carter, J. D., Proctor, D., Eisenberg, M. L., de Waal, F. B. M. Computer animations stimulate contagious yawning in chimpanzees. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 276 (1676), 4255-4259 (2009).
  7. Woo, K. L., Rieucau, G. The importance of syntax in a dynamic visual signal: recognition of jacky dragon displays depends upon sequence. Acta Ethologica. 18 (3), 255-263 (2015).
  8. Balzarini, V., Taborsky, M., Villa, F., Frommen, J. G. Computer animations of colour markings reveal the function of visual threat signals in Neolamprologus pulcher. Current Zoology. 63 (1), 45-54 (2017).
  9. Tedore, C., Johnsen, S. Visual mutual assessment of size in male Lyssomanes viridis jumping spider contests. Behavioral Ecology. 26 (2), 510-518 (2015).
  10. Watanabe, S., Troje, N. F. Towards a “virtual pigeon”: a new technique for investigating avian social perception. Animal Cognition. 9 (4), 271-279 (2006).
  11. Culumber, Z. W., Rosenthal, G. G. Mating preferences do not maintain the tailspot polymorphism in the platyfish Xiphophorus variatus. Behavioral Ecology. 24 (6), 1286-1291 (2013).
  12. Gierszewski, S., Müller, K., Smielik, I., Hütwohl, J. -M., Kuhnert, K. -D., Witte, K. The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies - II. Validation. Current Zoology. 63 (1), 65-74 (2017).
  13. Thurley, K., Ayaz, A. Virtual reality systems for rodents. Current Zoology. 63 (1), 109-119 (2017).
  14. Stowers, J. R., et al. Virtual reality for freely moving animals. Nature. 14 (10), 995(2017).
  15. Powell, D. L., Rosenthal, G. G. What artifice can and cannot tell us about animal behavior. Current Zoology. 63 (1), 21-26 (2017).
  16. Müller, K., Smielik, I., Hütwohl, J. -M., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. -D. The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies-I. Design and implementation. Current Zoology. 63 (1), 55-64 (2017).
  17. Veen, T., et al. anyFish: an open- source software to generate animated fish models for behavioural studies. Evolutionary Ecology Research. 15 (3), 361-375 (2013).
  18. Ingley, S. J., et al. anyFish 2. 0: An open-source software platform to generate and share animated fish models to study behavior. SoftwareX. 3, 13-21 (2015).
  19. Bakker, T. C. M., Pomiankowski, A. The genetic basis of female mate preferences. The Journal of Evolutionary Biology. 8 (2), 129-171 (1995).
  20. Andersson, M., Simmons, L. W. Sexual selection and mate choice. Trends in Ecology & Evolution. 21 (6), 296-302 (2006).
  21. Danchin, É, Giraldeau, L. -A., Valone, T. J., Wagner, R. H. Public information: From nosy neighbors to cultural evolution. Science. 305 (5683), 487-491 (2004).
  22. Pruett-Jones, S. Independent Versus Nonindependent Mate Choice: Do Females Copy Each Other? The American Naturalist. 140 (6), 1000-1009 (1992).
  23. Witte, K., Kniel, N., Kureck, I. M. Mate-choice copying: Status quo and where to go. Current Zoology. 61 (6), 1073-1081 (2015).
  24. Witte, K., Nöbel, S. Learning and Mate Choice. Fish Cognition and Behavior. Brown, C., Laland, K. N., Krause, J. , Blackwell Publishing Ltd. 81-107 (2011).
  25. Waynforth, D. Mate Choice Copying in Humans. Human nature. 18 (3), 264-271 (2007).
  26. Galef, B. G., White, D. J. Evidence of social effects on mate choice in vertebrates. Behavioural Processes. 51 (1-3), 167-175 (2000).
  27. Kniel, N., Dürler, C., Hecht, I., Heinbach, V., Zimmermann, L., Witte, K. Novel mate preference through mate-choice copying in zebra finches: sexes differ. Behavioral Ecology. 26 (2), 647-655 (2015).
  28. Kniel, N., Schmitz, J., Witte, K. Quality of public information matters in mate-choice copying in female zebra finches. Frontiers in Zoology. 12, 26(2015).
  29. Kniel, N., Müller, K., Witte, K. The role of the model in mate-choice copying in female zebra finches. Ethology. 123 (6-7), 412-418 (2017).
  30. Mery, F., et al. Public Versus Personal Information for Mate Copying in an Invertebrate. Current Biology. 19 (9), 730-734 (2009).
  31. Dagaeff, A. -C., Pocheville, A., Nöbel, S., Loyau, A., Isabel, G., Danchin, E. Drosophila mate copying correlates with atmospheric pressure in a speed learning situation. Animal Behaviour. 121, 163-174 (2016).
  32. Monier, M., Nöbel, S., Isabel, G., Danchin, E. Effects of a sex ratio gradient on female mate-copying and choosiness in Drosophila melanogaster. Current Zoology. 64 (2), 251-258 (2018).
  33. Dugatkin, L. A., Godin, J. -G. J. Reversal of female mate choice by copying in the guppy (Poecilia reticulata). Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 249, 179-184 (1992).
  34. Widemo, M. S. Male but not female pipefish copy mate choice. Behavioral Ecology. 17 (2), 255-259 (2006).
  35. Heubel, K. U., Hornhardt, K., Ollmann, T., Parzefall, J., Ryan, M. J., Schlupp, I. Geographic variation in female mate-copying in the species complex of a unisexual fish, Poecilia formosa. Behaviour. 145 (8), 1041-1064 (2008).
  36. Bierbach, D., et al. Male fish use prior knowledge about rivals to adjust their mate choice. Biology Letters. 7 (3), 349-351 (2011).
  37. Munger, L., Cruz, A., Applebaum, S. Mate choice copying in female humpback limia (Limia nigrofasciata, family Poeciliidae). Ethology. 110 (7), 563-573 (2004).
  38. Frommen, J. G., Rahn, A. K., Schroth, S. H., Waltschyk, N., Bakker, T. C. M. Mate-choice copying when both sexes face high costs of reproduction. Evol Ecol. 23 (3), 435-446 (2009).
  39. Witte, K., Ryan, M. J. Mate choice copying in the sailfin molly, Poecilia latipinna, in the wild. Animal Behaviour. 63 (5), 943-949 (2002).
  40. Goulet, D., Goulet, T. L. Nonindependent mating in a coral reef damselfish: evidence of mate choice copying in the wild. Behavioral Ecology. 17 (6), 998-1003 (2006).
  41. Alonzo, S. H. Female mate choice copying affects sexual selection in wild populations of the ocellated wrasse. Animal Behaviour. 75 (5), 1715-1723 (2008).
  42. Godin, J. -G. J., Hair, K. P. E. Mate-choice copying in free-ranging Trinidadian guppies (Poecilia reticulata). Behaviour. 146, 1443-1461 (2009).
  43. Nordell, S. E., Valone, T. J. Mate choice copying as public information. Ecology Letters. 1 (2), 74-76 (1998).
  44. Vukomanovic, J., Rodd, F. H. Size-Dependent Female Mate Copying in the Guppy (Poecilia reticulata): Large Females are Role Models but Small Ones are not. Ethology. 113 (6), 579-586 (2007).
  45. Dugatkin, L. A., Godin, J. -G. J. Female mate copying in the guppy (Poecilia reticulata): age-dependent effects. Behavioral Ecology. 4, 289-292 (1993).
  46. Amlacher, J., Dugatkin, L. A. Preference for older over younger models during mate-choice copying in young guppies. Ethology Ecology & Evolution. 17 (2), 161-169 (2005).
  47. Hill, S. E., Ryan, M. J. The role of model female quality in the mate choice copying behaviour of sailfin mollies. Biology Letters. 2 (2), 203-205 (2006).
  48. Gierszewski, S., Keil, M., Witte, K. Mate-choice copying in sailfin molly females: public information use from long-distance interactions. Behavioral Ecology and Sociobiology. 72 (2), 26(2018).
  49. Schlupp, I., Marler, C., Ryan, M. J. Benefit to male sailfin mollies of mating with heterospecific females. Science. 263 (5145), 373-374 (1994).
  50. Schlupp, I., Ryan, M. J. Male sailfin mollies (Poecilia latipinna) copy the mate choice of other males. Behavioral Ecology. 8 (1), 104-107 (1997).
  51. Witte, K., Ryan, M. J. Male body length influences mate-choice copying in the sailfin molly Poecilia latipinna. Behavioral Ecology. 9 (5), 534-539 (1998).
  52. Witte, K., Ueding, K. Sailfin molly females (Poecilia latipinna) copy the rejection of a male. Behavioral Ecology. 14 (3), 389-395 (2003).
  53. Verzijden, M. N., ten Cate, C., Servedio, M. R., Kozak, G. M., Boughman, J. W., Svensson, E. I. The impact of learning on sexual selection and speciation. Trends in Ecology & Evolution. 27 (9), 511-519 (2012).
  54. Varela, S. A. M., Matos, M., Schlupp, I. The role of mate-choice copying in speciation and hybridization. Biological Reviews. 93 (2), 1304-1322 (2018).
  55. Nöbel, S., Danchin, E., Isabel, G. Mate-copying for a costly variant in Drosophila melanogaster females. Behavioral Ecology. , ary095(2018).
  56. Norazmi-Lokman, N. H., Purser, G. J., Patil, J. G. Gravid Spot Predicts Developmental Progress and Reproductive Output in a Livebearing Fish, Gambusia holbrooki. PLoS One. 11 (1), e0147711(2016).
  57. Constantz, G. D. Reproductive biology of poeciliid fishes. Ecology and Evolution of livebearing fishes (Poeciliidae). Meffe, G. K., Snelson, F. F. , Prentice Hall. 33-50 (1989).
  58. Peden, A. E. Variation in Anal Spot Expression of Gambusiin Females and Its Effect on Male Courtship. Copeia. 1973 (2), 250-263 (1973).
  59. Farr, J. A., Travis, J. Fertility Advertisement by Female Sailfin Mollies, Poecilia latipinna (Pisces: Poeciliidae). Copeia. 1986 (2), 467-472 (1986).
  60. Sumner, I. T., Travis, J., Johnson, C. D. Methods of Female Fertility Advertisement and Variation among Males in Responsiveness in the Sailfin Molly (Poecilia latipinna). Copeia. 1994 (1), 27-34 (1994).
  61. Witte, K., Noltemeier, B. The role of information in mate-choice copying in female sailfin mollies (Poecilia latipinna). Behavioral Ecology and Sociobiology. 52 (3), 194-202 (2002).
  62. R Development Core Team. R: a language and environment for statistical computing. , Available from: http://www.r-project.org (2015).
  63. Bischoff, R. J., Gould, J. L., Rubenstein, D. I. Tail size and female choice in the guppy (Poecilia reticulata). Behavioral Ecology and Sociobiology. 17 (3), 253-255 (1985).
  64. Forsgren, E. Predation Risk Affects Mate Choice in a Gobiid Fish. The American Naturalist. 140 (6), 1041-1049 (1992).
  65. Berglund, A. Risky sex: male pipefishes mate at random in the presence of a predator. Animal Behaviour. 46 (1), 169-175 (1993).
  66. Kodric-Brown, A. Female choice of multiple male criteria in guppies: interacting effects of dominance, coloration and courtship. Behavioral Ecology and Sociobiology. 32 (6), 415-420 (1993).
  67. Witte, K., Klink, K. B. No pre-existing bias in sailfin molly females, Poecilia latipinna, for a sword in males. Behaviour. 142 (3), 283-303 (2005).
  68. Nöbel, S., Witte, K. Public Information Influences Sperm Transfer to Females in Sailfin Molly Males. PLoS One. 8 (1), e53865(2013).
  69. Pinheiro, J., Bates, D., DebRoy, S., Sarkar, D., Team, R. C. nlme: Linear and Nonlinear Mixed Effects Models. , Available from: http://cran.r-project.org/package=nlme (2015).
  70. Crawley, M. J. The R Book. , John Wiley & Sons, Ltd. (2007).
  71. Pinheiro, J. C., Bates, D. M. Mixed-Effects Models in S and S-PLUS. , Springer-Verlag. New York. (2000).
  72. Zuur, A., Ieno, E. N., Walker, N., Saveliev, A. A., Smith, G. M. Mixed Effects Models and Extensions in Ecology with R. , Springer. New York. (2009).
  73. De Rosario-Martinez, H. phia: Post-Hoc Interaction Analysis. , Available from: https://cran.r-project.org/web/packages/RVAideMemoire (2015).
  74. Korner-Nievergelt, F., Roth, T., von Felten, S., Guélat, J., Almasi, B., Korner-Nievergelt, P. Bayesian Data Analysis in Ecology Using Linear Models with R, BUGS, and Stan. , Elsevier Science. (2015).
  75. Hervé, M. RVAideMemoire: Testing and Plotting Procedures for Biostatistics. , Available from: https://cran.r-project.org/package=RVAideMemoire%0A (2017).
  76. Travis, J. Ecological genetics of life history traits in poeciliid fishes. Ecology and Evolution of livebearing fishes (Poeciliidae). Meffe, G. K., Snelson, F. F. , Prentice Hall. 185-200 (1989).
  77. Benson, K. E. Enhanced Female Brood Patch Size Stimulates Male Courtship in Xiphophorus helleri. Copeia. 2007 (1), 212-217 (2007).
  78. Hurlbert, S. H. Pseudoreplication and the design of ecological field experiments. Ecological Monographs. 54 (2), 187-211 (1984).
  79. McGregor, P. K. Playback experiments: design and analysis. Acta Ethologica. 3 (1), 3-8 (2000).
  80. Smielik, I., Müller, K., Kuhnert, K. D. Fish motion simulation. ESM 2015-European Simulation and Modelling (EUROSIS) Conference Proc. , 392-396 (2015).
  81. Baird, R. C. Aspects of social behavior in Poecilia latipinna (Lesueur). Revista de Biología Tropical. 21 (2), 399-416 (1974).
  82. Tedore, C., Johnsen, S. Using RGB displays to portray color realistic imagery to animal eyes. Current Zoology. 63 (1), 27-34 (2017).
  83. Calabrese, G. M., Brady, P. C., Gruev, V., Cummings, M. E. Polarization signaling in swordtails alters female mate preference. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (37), 13397-13402 (2014).
  84. Qin, M., Wong, A., Seguin, D., Gerlai, R. Induction of social behavior in zebrafish: live versus computer animated fish as stimuli. Zebrafish. 11 (3), 185-197 (2014).
  85. Scherer, U., Godin, J. -G. J., Schuett, W. Validation of 2D-animated pictures as an investigative tool in the behavioural sciences A case study with a West African cichlid fish, Pelvicachromis pulcher. Ethology. 123 (8), 560-570 (2017).
  86. Butkowski, T., Yan, W., Gray, A. M., Cui, R., Verzijden, M. N., Rosenthal, G. G. Automated interactive video playback for studies of animal communication. The Journal of Visualized Experiments. (48), 2374(2011).
  87. Müller, K., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. -D. Where is my mate? Real-time 3-D fish tracking for interactive mate-choice experiments. ICPR 2016-23rd International Conference for Pattern Recognition; VAIB 2016, Proc. , 1-5 (2016).
  88. Müller, K., Schlemper, J., Kuhnert, L., Kuhnert, K. -D. Calibration and 3D ground truth data generation with orthogonal camera-setup and refraction compensation for aquaria in real-time. IEEE 2014 International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP). 3, 626-634 (2014).
  89. Müller, K., Hütwohl, J. M., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. D. Fish Motion Capture with Refraction Synthesis. Journal of WSCG. , In press (2018).
  90. ASAB Guidelines for the treatment of animals in behavioural research and teaching. Animal Behaviour. 135, I-X (2018).
  91. Russell, W. M. S., Burch, R. L. The Principles of Humane Experimental Technique. , Methuen and Co. Ltd. London. (1959).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Animacja komputerowawirtualne bod ce rybiekontroler do gieroprogramowanie FishPlayereksperyment z wyborem binarnymanaliza plamki grawidacyjnejpomiar czasu asocjacji

Powiązane artykuły