Name: Korzystanie z łańcucha narzędzi do animacji FishSim do badania zachowania ryb: studium przypadku kopiowania wyboru partnera u molinezji żaglopłetwych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Poznaj metodę FishSim do badania kopiowania wyboru partnera u molinezji żaglopłetwych. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę animowanych bodźców wizualnych w eksperymentach behawioralnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

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.
<img alt="Diagram eksperymentu wyboru partnera ryby; konfiguracja obejmuje ekrany LCD, wirtualnych samców, strefy wyboru partnera." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58435/58435fig1.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Rysunek 1"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58435/58435fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.</a>

<table><tbody><tr><td><mocny>Sprzęt</mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2x 19-calowe wyświetlacze LCD Belinea</td><td>Belinea GmbH, Niemcy</td><td>Model 1970 S1-P</td><td>Rozdzielczość 1280 x 1024 pikseli</td></tr><tr><td>1x 24-calowy wyświetlacz LCD Fujitsu Fujitsu</td><td>Technology Solutions GmbH, Niemcy</td><td>Model B24-8 TS Pro</td><td>Rozdzielczość 1920 x 1080 pikseli</td></tr><tr><td>Komputer</td><td></td><td></td><td>Czteroprocesorowy 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</td></tr><tr><td>SONY Playstation 3 Kontroler bezprzewodowy</td><td>Sony Computer Entertainment Inc., Japonia</td><td>Model nr. CECHZC2E</td><td>USB do podłączenia do komputera</td></tr><tr><td>Akwarium</td><td></td><td></td> szklane <td>100 cm x 40 cm x 40 cm (dł. x wys. x szer.)</td></tr><tr><td>Cylinder z pleksi</td><td>wykonany</td><td></td> na zamówienie <td>49,5 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</td></tr><tr><td>Żwir</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2x OSRAM L58W/965</td><td>OSRAM GmbH, Niemcy</td><td></td><td>Oświetlenie stanowiska eksperymentalnego</td></tr><tr><td>2x Stopery</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><silny>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ubuntu 16.04 LTS</td><td></td><td></td><td>System operacyjny komputera; Pobierz z: https://www.ubuntu.com/</td></tr><tr><td>FishSim Animation Toolchain v.0.9</td><td></td><td></td><td>Pobieranie oprogramowania i instrukcja obsługi (PDF) z: https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain</td></tr><tr><td>GIMP Gnu Image Manipulation Program (wersja 2.8.22)</td><td></td><td></td><td>Pobierz z: https://www.gimp.org/</td></tr></tbody></table>

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

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

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.

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 <silna klasa="xfig"> Rysunek 1 i krok 5 protokołu.</silna>
Aby ustalić, czy samice były wzorowe, zmi...

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.

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

Over the last decade, employing computer animations for animal behavior research has increased due to its ability to non-invasively manipulate the ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w badaniu zachowania ryb, zwłaszcza w dziedzinie wyboru partnera, a także w badaniu fascynującej strategii kopiowania wyboru partnera. Główną zaletą naszej techniki jest to, że mamy całkowitą kontrolę nad wyglądem i zachowaniem bodźców rybnych, których używamy do prezentacji żywych ryb podczas eksperymentów. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ różne kroki niezbędne do tworzenia, animowania i prezentowania animowanych komputerowo bodźców ryb za pomocą naszego łańcucha narzędzi muszą być precyzyjne, aby zapewnić prawidłowy przepływ pracy.Rozpocznij tę procedurę od przygotowania tekstur kobiecego ciała z plamką grawitacyjną i bez niej, zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Aby dostosować punkt widzenia i ustawić scenę animacji, uruchom FishSim, wybierając ikonę FishSim w programie uruchamiającym po lewej stronie pulpitu. Skonfiguruj rozdzielczość monitorów prezentacji i kliknij przycisk Uruchom.Naciśnij F1 na klawiaturze, aby przełączyć się z trybu wyświetlania do trybu edycji. Dostosuj punkt widzenia, aby dopasować go do wymiarów na monitorach prezentacyjnych, dostosowując kąt kamery. Obróć kamerę, przytrzymując lewy przycisk myszy i przesuwając kursor.Aby przesunąć kamerę, przytrzymaj prawy przycisk myszy i przesuń kursor. Powiększaj i pomniejszaj, przytrzymując środkowy przycisk myszy i przesuwając kursor. Kliknij Ustawienia kamery na pasku narzędzi edycji i kliknij kopiuj do statycznej krzywki, aby ustawić punkt obserwacji.Kliknij przycisk Plik, Zapisz scenę i zapisz dostosowaną scenę jako nową scenę domyślną. Aby zaprojektować wirtualne męskie bodźce do prezentacji podczas testów wyboru samca, kliknij Plik, Załaduj model ryby z menu rozwijanego i załaduj domyślny szablon męskiej żaglopłetwy molly, wybierając go z modeli folderu. 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 dla ryb. Pojawi się okno z opcjami edycji używanymi do dostosowywania wirtualnego mężczyzny.Odznacz pokaż siatkę, aby uzyskać lepszy widok ryby. Zmień imię na męskie. W razie potrzeby zmień skalę samca, zmieniając wartości X, Y i Z, a następnie kliknij przycisk Zastosuj.Edytuj teksturę samca, klikając Tekstury w przyborniku edycji. Kliknij cechę ryby, aby ją zmienić. Kliknij teksturę wyświetlaną na liście, a pojawi się ona bezpośrednio i zastąpi poprzednią teksturę na rybie.Po utworzeniu żądanego samca kliknij Zastosuj w konfiguracji w przyborniku edycji i kliknij zapisz rybę na dysku. Zapisz nowego samca w folderze modeli. Aby uzyskać wirtualne męskie animacje do prezentacji podczas testów wyboru partnera, podłącz kontroler do gier do portu USB komputera operacyjnego i otwórz FishSim.Kliknij rozpocznij umieszczanie i użyj kontrolera, aby umieścić rybę w dowolnej pozycji startowej w wirtualnym zbiorniku. Kliknij przycisk Zatrzymaj umieszczanie. Rozpocznij nagrywanie ścieżki pływania ryby, klikając przycisk Rozpocznij nagrywanie.Użyj kontrolera, aby przesunąć rybę po scenie. Po zatrzymaniu nagrywania i zapisaniu ścieżki pływania, edytuj nagranie, aby dodać ruch płetwy grzbietowej samca, aby naśladować zachowanie samca podczas testów wyboru partnera. Aby to zrobić, wybierz płetwę grzbietową z menu rozwijanego w funkcji edycji.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 edytowaną wersję ścieżki pływania jako nowy plik torby.Powtórz te kroki, z wyjątkiem wybrania gonopodium, aby dodać jego ruch. Aby uzyskać wirtualną animację męską i modelową kobietę do prezentacji w okresie obserwacji, otwórz FishSim. Naciśnij F1, aby przejść do trybu edycji i kliknij Plik, Załaduj scenę, aby załadować scenę z mężczyzną i kobietą.Po rozpoczęciu sterowania rybami wybierz na przemian samca i samicę, aby je umieścić, klikając start / stop umieszczanie w wirtualnym zbiorniku. Do nagrania najpierw wybierz samicę ryby z menu rozwijanego panelu sterowania i utwórz ścieżkę pływania o czasie trwania 10 minut, tak jak poprzednio. Kliknij zatrzymaj nagrywanie i zapisz ścieżkę pływania na dysku.Następnie kolejno edytuj ścieżkę pływania samca, ruch płetwy grzbietowej i ruch gonopodium jak poprzednio. Zapisz ostateczną wersję do późniejszego wykorzystania w FishPlayerze. Przygotuj eksperyment MCK zgodnie z opisem w protokole tekstowym.Otwórz FishPlayer na komputerze operacyjnym i ułóż listy odtwarzania do pierwszego testu wyboru partnera. Umieść żywą ogniskową samicę w zbiorniku testowym. Pozwól jej swobodnie pływać, aklimatyzując się do zbiornika i do prezentacji pustych zbiorników na obu monitorach przez okres 20 minut.Po aklimatyzacji umieść ogniskową samicę w przezroczystym akrylowym cylindrze pośrodku zbiornika testowego, aby zapewnić równą odległość od obu monitorów. Uruchom listy odtwarzania na obu monitorach jednocześnie, klikając przycisk Odtwórz, zaczynając od testu pierwszego wyboru partnera. Zanim zegar osiągnie dwie minuty i 30 sekund, udaj się powoli do eksperymentalnego zbiornika i uwolnij ogniskową samicę z cylindra, delikatnie podnosząc ją prosto z wody.Wróć do komputera operacyjnego. Obserwuj ogniskową samicę i miej pod ręką dwa stopery, aby zmierzyć czas skojarzenia z każdym wirtualnym samcem bodźca. Przerwij pomiar czasu asocjacji, gdy zegar osiągnie siedem minut i 30 sekund.Wpis pauzy będzie wtedy działał przez minutę i 30 sekund. Użyj pauzy jako czasu obsługi, aby ponownie umieścić ogniskową samicę w cylindrze i zapisać czas dla każdego wirtualnego samca w arkuszu danych. Zanim timer osiągnie 11 minut i 30 sekund, zwolnij ogniskową samicę z cylindra.Zmierz czas asocjacji przez następne pięć minut. Przestań mierzyć czas asocjacji, gdy timer osiągnie 16 minut i 30 sekund. Wpis pauzy będzie trwał jedną minutę.Wykorzystaj ten czas obsługi, aby umieścić ogniskową żeńską wewnątrz cylindra. Zapisz czasy asocjacji dla drugiego pomiaru. Dla każdego samca zsumuj czasy asocjacji obu połówek testu pierwszego partnera.Oblicz, czy samica ogniskowa miała odchylenie boczne i który partner był preferowany przez samicę ogniskową, jak opisano w protokole tekstowym. Zmień kolejność list odtwarzania tak, aby preferowany wcześniej samiec był animowany samodzielnie w okresie obserwacji, a wcześniejszy niepreferowany samiec był animowany razem z wirtualną modelką samicą. Kliknij przycisk Odtwórz, aby kontynuować drugą część eksperymentu, a wpisy zostaną odtworzone od góry do dołu, począwszy od 10-minutowego okresu obserwacji.Po okresie obserwacji rozpoczyna się 30-sekundowa przerwa. Podczas każdej pauzy pusty wirtualny zbiornik jest widoczny dla skupiających się samic. Zanim zegar osiągnie 10 minut i 30 sekund, wypuść ogniskową samicę z cylindra i rozpocznij drugi test wyboru partnera z pięciominutowym zapisem dla każdego samca.Zmierz czasy skojarzeń przez następne pięć minut. Przerwij pomiar czasu asocjacji, gdy timer osiągnie 15 minut i 30 sekund. Wpis pauzy będzie wtedy działał przez minutę i 30 sekund.Umieść ogniskową samicę wewnątrz cylindra i zapisz zmierzony czas dla każdego wirtualnego samca. Zanim timer osiągnie 19 minut i 30 sekund, wypuść ogniskową samicę z cylindra i zmierz czas asocjacji z ostatnich pięciu minut. Zatrzymaj pomiar czasu asocjacji, gdy czasomierz osiągnie 24 minuty i 30 sekund, i zakończ eksperyment.Zgodnie z przewidywaniami dotyczącymi kopiowania wyboru partnera, wyniki preferencji dla wcześniejszego niepreferowanego wirtualnego samca znacznie wzrosły od pierwszego do drugiego testu wyboru partnera po tym, jak samicy ogniskowej przedstawiono symulowany wybór partnera wirtualnej samicy modelowej. Efekt ten stwierdzono w obu terapiach, ale nie w grupie kontrolnej, w której w okresie obserwacji nie było żadnej wirtualnej modelki żeńskiej. Wynik kopiowania dla wcześniejszego niepreferowanego samca był znacznie wyższy w leczeniu z użyciem wirtualnego modelu żeńskiego w porównaniu z grupą kontrolną.Nie było jednak różnicy między zabiegami, niezależnie od tego, czy modelowa samica miała miejsce ciężarne, czy nie. W porównaniu z kontrolą, znacznie więcej samic odwróciło swój początkowy wybór partnera na korzyść wcześniejszego niepreferowanego samca po obserwacji go z wirtualną samicą modelową. Wynik ten był również niezależny od tego, czy miała miejsce ciężarowe, czy nie.Próbując wykonać tę procedurę, ważne jest, aby wiedzieć, że animowanie wirtualnej ryby w naturalny sposób za pomocą kontrolera do gier wymaga praktyki. Dlatego ten krok może być w rzeczywistości najbardziej czasochłonny. Chociaż nasz protokół jest bardzo specyficzny dla badania kopiowania wyboru partnera, nasz łańcuch narzędzi oferuje rozwiązania do badania różnych innych pytań dotyczących zachowania ryb, a nawet funkcji poznawczych, na przykład decyzji dotyczących linii brzegowej lub wykrywania drapieżników i ofiar.Wykorzystanie animacji komputerowej w badaniach nad zachowaniem zwierząt jest obiecującym podejściem do manipulowania ekspresją cech wizualnych, a nawet wzorców behawioralnych w sposób nieinwazyjny. Zapewnia wysoki stopień kontroli i standaryzacji w porównaniu do wykorzystania żywych zwierząt jako bodźców.

using-fishsim-animation-toolchain-to-investigate-fish-behavior-case

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Odtwarzanie wideo jest powszechnie stosowaną techniką w badaniach nad zachowaniem zwierząt. Stworzyliśmy i oceniliśmy program, który umożliwia interaktywne odtwarzanie trójwymiarowych animacji komputerowych w oparciu o zestaw reguł, w odpowiedzi na automatycznie gromadzone w czasie rzeczywistym dane dotyczące zachowania obiektu badań.

Zautomatyzowane interaktywne odtwarzanie wideo w badaniach nad komunikacją zwierząt

Życie większości ryb opiera się na pływaniu. Niniejszy protokół opisuje techniki rejestrowania różnych sposobów pływania dostępnych dla pojedynczych osobników oraz ławic ryb, a także zawiera mierniki związane z fizjologią i zachowaniem podczas pływania.

Ocena wydajności pływania u ryb

Danio pręgowany to doskonały model do badania funkcji mięśni i chorób. Podczas wczesnej embriogenezy danio pręgowany rozpoczyna regularne skurcze mięśni, powodując rytmiczne zachowanie podczas pływania, które zmienia się, gdy mięsień jest zakłócony. W tym miejscu opisujemy reakcję wywołaną dotykiem i test lokomocji, aby zbadać wydajność pływania jako miarę funkcji mięśni.

Wykorzystanie reakcji wywołanej dotykiem i testów lokomocji do oceny wydajności i funkcji mięśni u danio pręgowanego

Ten protokół opisuje użycie spektrofotometrii do wykrywania struktur odbijających promieniowanie ultrafioletowe na organizmach (w tym przykładzie żaglopłetwy Poecilia latipinna) i opisuje dychotomiczne testy wyboru dla ryb, które pozwalają na wnioskowanie o roli sygnałów ultrafioletowych podczas wyboru partnera.

Testy do wykrywania struktur odbijających promieniowanie UV i określania ich znaczenia w preferencjach mate przy użyciu Sailfin Molly Poecilia latipinna

Opisano szereg podstawowych metod umożliwiających badanie ekologii reprodukcyjnej ryb trzymanych w akwariach. Są to przydatne protokoły do zbierania ryb za pomocą SCUBA, transportu żywych ryb i obserwacji zachowań reprodukcyjnych dziko żyjących ryb trzymanych w akwariach.

Podstawowe metody badania ekologii rozrodu ryb w akwariach

Niniejszy protokół opisuje procedurę oceny nasienia ryb za pomocą wspomaganych komputerowo urządzeń do analizy nasienia i chłodzenia. Oprogramowanie zapewnia szybką, dokładną i ilościową analizę jakości nasienia ryb na podstawie ruchliwości plemników, co może być przydatnym narzędziem w akwakulturze w celu poprawy sukcesu reprodukcyjnego.

Ocena nasienia ryb za pomocą oprogramowania i urządzeń chłodzących

Tutaj prezentujemy metody wysokoprzepustowego badania szeregu zachowań meksykańskich ryb jaskiniowych i istotnego barwienia systemu mechanosensorycznego. Metody te wykorzystują wolne oprogramowanie i niestandardowe skrypty, zapewniając praktyczną i opłacalną metodę badania zachowań.

Śledzenie behawioralne i obrazowanie neuromastu meksykańskich ryb jaskiniowych

Tutaj prezentujemy protokół demonstrujący test behawioralny, który określa ilościowo, jak alternatywne cechy wizualne, takie jak wskazówki ruchu, wpływają na decyzje kierunkowe u ryb. Przedstawiono reprezentatywne dane dotyczące szybkości i dokładności, z jaką Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) śledzi ruchy wirtualnych ryb.

Integracja wizualnych testów psychofizycznych w labiryncie Y w celu wyizolowania roli, jaką cechy wizualne odgrywają w decyzjach nawigacyjnych

Zdolny do funkcjonalnego powrotu do zdrowia po urazie rdzenia kręgowego, dorosły danio pręgowany jest głównym modelowym systemem do wyjaśnienia wrodzonych mechanizmów regeneracji neuronów. Tutaj opisujemy testy wytrzymałości pływackiej i zachowania podczas pływania jako funkcjonalne odczyty regeneracji rdzenia kręgowego.

Ocena wytrzymałości pływackiej i zachowań związanych z pływaniem u dorosłych danio pręgowanego

Ten artykuł opisuje dwie szybkie i skuteczne metody pobierania nasienia od małego modelu rybnego medaka (Oryzias latipes), a także protokół wiarygodnej oceny jakości nasienia za pomocą wspomaganej komputerowo analizy nasienia (CASA).

Pobieranie nasienia i komputerowa analiza nasienia w modelu teleost japońskiej Medaka (Oryzias latipes)

Zadania preferencji społecznych wielokomorowych zostały dostosowane od szczurów do rybek zebra, ułatwiając badania nad zachowaniami społecznymi w organizmach modelowych. Ten protokół waliduje niskobudżetowe zadanie trójkomorowe z otwartym zbiornikiem przy użyciu kamer internetowych i oprogramowania open-source w celu zmierzenia preferencji społecznych rybek zebra, czyniąc je dostępnymi dla badań i nauczania na poziomie licencjackim.

Niedroga alternatywa do badania preferencji społecznych u Danio pręgowanego (Danio rerio) przy użyciu zadania wolnego pływania w trzykomorowym otwartym zbiorniku

Poznaj metodę FishSim do badania kopiowania wyboru partnera u molinezji żaglopłetwych. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę animowanych bodźców wizualnych w eksperymentach behawioralnych.

Korzystanie z łańcucha narzędzi do animacji FishSim do badania zachowania ryb: studium przypadku kopiowania wyboru partnera u molinezji żaglopłetwych (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów