Name: Integracja wizualnych testów psychofizycznych w labiryncie Y w celu wyizolowania roli, jaką cechy wizualne odgrywają w decyzjach nawigacyjnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: Poznaj metodę testów psychofizycznych w labiryncie Y do badania wpływu cech wizualnych na decyzje nawigacyjne ryb Notemigonus crysoleucas. Technika ta pozwala analizować zachowania grupowe i indywidualne w kontekście neurobiologii.

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

Dziękujemy Brytonowi Hixsonowi za pomoc w konfiguracji. Program ten był wspierany przez Program Badań Podstawowych, Jakość Środowiska i Instalacje (EQI; Dr. Elizabeth Ferguson, Dyrektor Techniczny), Centrum Badawczo-Rozwojowe Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych.

<ol><li>Dall, S. R. X., Olsson, O., McNamara, J. M., Stephens, D. W., Giraldeau, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Information+and+its+use+by+animals+in+evolutionary+ecology%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Ecology+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">Information and its use by animals in evolutionary ecology.</a> Trends in Ecology and Evolution. 20 (4), 187-193 (2005).</li>
<li>Pitcher, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+information+and+the+organization+of+behaviour+in+a+shoaling+cyprinid+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Behaviour%22%5BJournal%5D)">Sensory information and the organization of behaviour in a shoaling cyprinid fish.</a> Animal Behaviour. 27, 126-149 (1979).</li>
<li>Partridge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+and+function+of+fish+schools%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+American%22%5BJournal%5D)">The structure and function of fish schools.</a> Scientific American. 246 (6), 114-123 (1982).</li>
<li>Fernández-Juricic, E., Erichsen, J. T., Kacelnik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+perception+and+social+foraging+in+birds%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Ecology+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">Visual perception and social foraging in birds.</a> Trends in Ecology and Evolution. 19 (1), 25-31 (2004).</li>
<li>Strandburg-Peshkin, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+sensory+networks+and+effective+information+transfer+in+animal+groups%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Visual sensory networks and effective information transfer in animal groups.</a> Current Biology. 23 (17), R709-R711 (2013).</li>
<li>Rosenthal, S. B., Twomey, C. R., Hartnett, A. T., Wu, S. H., Couzin, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+contagion+in+mobile+animal+groups%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+%28U.S.A.%29%22%5BJournal%5D)">Behavioral contagion in mobile animal groups.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences (U.S.A.). 112 (15), 4690-4695 (2015).</li>
<li>Lemasson, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+cues+tune+social+influence+in+shoaling+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Motion cues tune social influence in shoaling fish.</a> Scientific Reports. 8 (1), e9785(2018).</li>
<li>Kaidanovich-Beilin, O., Lipina, T., Vukobradovic, I., Roder, J., Woodgett, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+social+interaction+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized.+Experiments%22%5BJournal%5D)">Assessment of social interaction behaviors.</a> Journal of Visualized. Experiments. (48), e2473(2011).</li>
<li>Holcombe, A., Schalomon, M., Hamilton, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+method+of+drug+administration+to+multiple+zebrafish+%28Danio+rerio%29+and+the+quantification+of+withdrawal%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized.+Experiments%22%5BJournal%5D)">A novel method of drug administration to multiple zebrafish (Danio rerio) and the quantification of withdrawal.</a> Journal of Visualized. Experiments. (93), e51851(2014).</li>
<li>Way, G. P., Southwell, M., McRobert, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boldness%2C+aggression%2C+and+shoaling+assays+for+zebrafish+behavioral+syndromes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized.+Experiments%22%5BJournal%5D)">Boldness, aggression, and shoaling assays for zebrafish behavioral syndromes.</a> Journal of Visualized. Experiments. (114), e54049(2016).</li>
<li>Zhang, Q., Kobayashi, Y., Goto, H., Itohara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+T-maze+based+apparatus+and+protocol+for+analyzing+delay-+and+effort-based+decision+making+in+free+moving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized.+Experiments%22%5BJournal%5D)">An automated T-maze based apparatus and protocol for analyzing delay- and effort-based decision making in free moving rodents.</a> Journal of Visualized. Experiments. (138), e57895(2018).</li>
<li>Videler, J. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVideler%2C+JJ+%22Fish+Swimming%22">Fish Swimming</a>. , Netherlands. Springer. 260 pp., ISBN-13 9789401115803 (1993).</li>
<li>Orger, M. B., Smear, M. C., Anstis, S. M., Baier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perception+of+Fourier+and+non-Fourier+motion+by+larval+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Perception of Fourier and non-Fourier motion by larval zebrafish.</a> Nature Neuroscience. 3 (11), 1128-1133 (2000).</li>
<li>Romey, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+make+a+difference+in+the+trajectories+of+simulated+schools+of+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Ecological+Modeling%22%5BJournal%5D)">Individual differences make a difference in the trajectories of simulated schools of fish.</a> Ecological Modeling. 92 (1), 65-77 (1996).</li>
<li>Katz, Y., Tunstrom, K., Ioannou, C. C., Huepe, C., Couzin, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferring+the+structure+and+dynamics+of+interactions+in+schooling+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+%28U.S.A.%29%22%5BJournal%5D)">Inferring the structure and dynamics of interactions in schooling fish.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences (U.S.A.). 108 (46), 18720-18725 (2011).</li>
<li>Herbert-Read, J. E., Buhl, J., Hu, F., Ward, A. J. W., Sumpter, D. J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initiation+and+spread+of+escape+waves+within+animal+groups%29%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+%28U.S.A.%29%22%5BJournal%5D)">Initiation and spread of escape waves within animal groups).</a> Proceedings of the National Academy of Sciences (U.S.A.). 2 (4), 140355(2015).</li>
<li>Lemasson, B. H., Anderson, J. J., Goodwin, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion-guided+attention+promotes+adaptive+communications+during+social+navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society%22%5BJournal%5D)">Motion-guided attention promotes adaptive communications during social navigation.</a> Proceedings of the Royal Society. 280 (1754), e20122003(2013).</li>
<li>Moussaïd, M., Helbing, D., Theraulaz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+simple+rules+determine+pedestrian+behavior+and+crowd+disasters%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+%28U.S.A.%29%22%5BJournal%5D)">How simple rules determine pedestrian behavior and crowd disasters.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences (U.S.A.). 108 (17), 6884-6888 (2011).</li>
<li>Bianco, I. H., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visuomotor+transformations+underlying+hunting+behavior+in+zebrafish%29%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Visuomotor transformations underlying hunting behavior in zebrafish).</a> Current Biology. 25 (7), 831-846 (2015).</li>
<li>Chouinard-Thuly, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technical+and+conceptual+considerations+for+using+animated+stimuli+in+studies+of+animal+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Zoology%22%5BJournal%5D)">Technical and conceptual considerations for using animated stimuli in studies of animal behavior.</a> Current Zoology. 63 (1), 5-19 (2017).</li>
<li>Nakayasu, T., Yasugi, M., Shiraishi, S., Uchida, S., Watanabe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+computer+graphic+animations+for+studying+social+approach+behaviour+in+medaka+fish%3A+Effects+of+systematic+manipulation+of+morphological+and+motion+cues%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional computer graphic animations for studying social approach behaviour in medaka fish: Effects of systematic manipulation of morphological and motion cues.</a> PLoS One. 12 (4), e0175059(2017).</li>
<li>Stowers, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+reality+for+freely+moving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Virtual reality for freely moving animals.</a> Nature Methods. 14 (10), 995-1002 (2017).</li>
<li>Warren, W. H., Kay, B., Zosh, W. D., Duchon, A. P., Sahuc, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optic+flow+is+used+to+control+human+walking%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Optic flow is used to control human walking.</a> Nature Neuroscience. 4 (2), 213-216 (2001).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+IACUC+Handbook%22">The IACUC Handbook</a>. Silverman, J., Suckow, M. A., Murthy, S. , 3rd Edition, CRC Press, Taylor and Francis. 827 pp., ISBN-13 9781466555648 (2014).</li>
</ol>

Wszyscy autorzy przyczynili się do zaprojektowania eksperymentu, analiz i napisania pracy. A.C.U. i C.M.W. skonfigurowały i zebrały dane. Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wiadomo, że wskazówki wizualne wywołują reakcję optomotoryczną u ryb wystawionych na działanie czarnych i białych siatek13 i istnieje coraz więcej teoretycznych i empirycznych dowodów na to, że prędkość sąsiada odgrywa wpływową rolę w zarządzaniu dynamicznymi interakcjami obserwowanymi w ławicach ryb 7,14,15,16,17 . Istnieją przeciwstaw...

Zwierzęta nieustannie wyczuwają i interpretują swoje środowisko, aby podejmować świadome decyzje podczas interakcji z innymi i poruszania się po hałaśliwym otoczeniu. Jednostki mogą zwiększyć swoją świadomość sytuacyjną i proces podejmowania decyzji, integrując informacje społeczne ze swoimi działaniami. Jednak informacje społeczne w dużej mierze wynikają z wnioskowania poprzez niezamierzone wskazówki (tj. nagłe manewry w celu uniknięcia drapieżnika), które mogą być niewiarygodne, a nie z bezpośrednich sygnałów, które ewoluowały, aby przekazywać określone wiadomości (np. taniec kołysania się u pszczół miodnych)1. Określenie, w jaki sposób poszczególne osoby szybko oceniają wartość sygnałów społecznych lub jakichkolwiek informacji sensorycznych, może być trudnym zadaniem dla badaczy, zwłaszcza gdy osoby podróżują w grupach. Wizja odgrywa ważną rolę w zarządzaniu interakcjami społecznymi2,3,4 a badania wywnioskowały sieci interakcji, które mogą powstać w ławicach ryb, na podstawie pola widzenia każdej osoby5,6. Ławice ryb są jednak systemami dynamicznymi, co utrudnia wyodrębnienie indywidualnych reakcji na określone cechy lub zachowania sąsiadów, ze względu na nieodłączne współliniowości i czynniki zakłócające, które powstają w wyniku interakcji między członkami grupy. Celem tego protokołu jest uzupełnienie obecnych prac poprzez wyodrębnienie, w jaki sposób alternatywne cechy wizualne mogą wpływać na decyzje kierunkowe osób podróżujących samotnie lub w grupach.
Zaletą obecnego protokołu jest połączenie eksperymentu manipulacyjnego z technikami wizualizacji komputerowej w celu wyodrębnienia podstawowych cech wizualnych, których dana osoba może doświadczyć w naturze. W szczególności labirynt Y (<silna klasa="xfig">Rysunek 1) służy do zwijania wyboru kierunku do odpowiedzi binarnej i wprowadzania animowanych komputerowo obrazów zaprojektowanych tak, aby naśladować zachowania pływackie wirtualnych sąsiadów. Obrazy te są wyświetlane spod labiryntu, aby naśladować sylwetki współplemieńców pływających pod jednym lub kilkoma obiektami. Cechy wizualne tych sylwetek, takie jak ich morfologia, prędkość, spójność i zachowanie podczas pływania, można łatwo dostosować do testowania alternatywnych hipotez7.
Ten artykuł demonstruje użyteczność tego podejścia poprzez izolację, jak osobniki modelowego gatunku ryb społecznych, Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), reagują na względną szybkość wirtualnych sąsiadów. Protokół skupia się tutaj na tym, czy kierunkowy wpływ wirtualnych sąsiadów zmienia się wraz z ich prędkością, a jeśli tak, to na ilościowym określeniu formy obserwowanej relacji. W szczególności wskazówka kierunkowa jest generowana przez stałą proporcję sylwetek, które działają jak liderzy i poruszają się balistycznie w kierunku jednego lub drugiego ramienia. Pozostałe sylwetki działają jak dystraktory, poruszając się losowo, aby zapewnić szum tła, który można dostroić, dostosowując stosunek lidera/dystraktora. Stosunek liderów do dystraktorów oddaje spójność wskazówek kierunkowych i można go odpowiednio dostosować. Sylwetki dystraktorów pozostają ograniczone do obszaru decyzyjnego ("DA", <silna klasa="xfig">Rysunek 1A) poprzez odbicie sylwetek poza granicę. Sylwetki przywódców mogą jednak opuścić obszar DA i wejść do wyznaczonego im ramienia, zanim powoli znikną, gdy sylwetki przejdą przez 1/3 długości ramienia. Gdy liderzy opuszczają DA, nowe sylwetki liderów zajmują ich miejsce i odtwarzają swoją dokładną ścieżkę, aby zapewnić, że stosunek lidera do dystraktora pozostaje stały w DA przez cały czas trwania eksperymentu.
Użycie wirtualnych ryb pozwala na kontrolę wizualnych informacji sensorycznych, jednocześnie monitorując kierunkową reakcję podmiotu, co może ujawnić nowe cechy nawigacji społecznej, ruchu lub podejmowania decyzji w grupach. Zastosowane tutaj podejście można zastosować do szerokiego zakresu pytań, takich jak wpływ stresu subletalnego lub drapieżnictwa na interakcje społeczne, manipulując animacją komputerową w celu wytworzenia wzorców zachowań o różnej złożoności.

<table><tbody><tr><td>Czarno-biała kamera IP</td><td>Noldus, Leesburg, VA, Stany Zjednoczone</td><td></td><td>https://www.noldus.com/</td></tr> <tr><td>Wytłaczane aluminium</td><td>80/20 Inc., Columbia City, IN, USA</td><td>3030-S</td><td>https://www.8020.net 3.00" X 3.00" Gładki profil T-Slotted, osiem otwartych rowków T</td></tr><tr><td>Finfish Starter z Vpak, 1,5 mm wytłaczany pellet</td><td>Zeigler Bros. Inc., Gardners, PA, USA</td><td></td><td>http://www.zeiglerfeed.com/</td></tr><tr><td>Złote połyski</td><td>Saul Minnow Farm, AR, Stany Zjednoczone</td><td></td><td>http://saulminnow.com/</td></tr> <tr><td>ImageJ (v 1.52h) freeware</td><td>National Institute for Health (NIH), USA</td><td></td><td>https://imagej.nih.gov/ij/</td></tr> <tr><td>Oświetlenie szynowe LED</td><td>Lithonia Lightening, Conyers, GA, USA</td><td>BR20MW-M4</td><td>https://lithonia.acuitybrands.com/residential-track</td></tr><tr><td>Oracle 651 biały cięty winyl</td><td>651Vinyl, Louisville, KY, USA</td><td>651-010M-12:5 stóp</td><td>http://www.651vinyl.com. Można zamówić różne rozmiary.</td></tr><tr><td>Projektor PowerLite 570</td><td>Epson, Long Beach, CA, Stany</td><td>Zjednoczone</td><td></td></tr><tr><td>V11H605020 https://epson.com/For-Work/Projectors/Classroom/PowerLite-570-XGA-3LCD-Projector/p/V11H605020 Processing (v 3) freeware</td><td>Processing Foundation</td><td></td><td>https://processing.org/</td></tr> <tr><td>R (3.5.1) freeware</td><td>Projekt R do obliczeń</td><td></td> statystycznych <td>https://www.r-project.org/</td></tr> <tr><td>Ultra-biały Ekran kina 360</td><td>Alternative Screen Solutions, Clinton, MI, USA</td><td>1950</td><td>https://www.gooscreen.com. Musi wymagać specjalnego rozmiaru cięcia</td></tr><tr><td>systemu Z-Hab</td><td>Pentair Aquatic Ecosystems, Apopka, FL, USA</td><td></td><td>https://pentairaes.com/. Zadzwoń, aby uzyskać szczegółowe informacje i rozmiar.</td></tr></tbody></table>

integracja wizualnych testów psychofizycznych w labiryncie y w celu wyizolowania roli, jaką cechy wizualne odgrywają w decyzjach nawigacyjnych

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

Zbiorowe zachowanie zwierząt wynika z indywidualnych motywacji i interakcji społecznych, które są kluczowe dla indywidualnej sprawności. Ryby od dawna inspirują badania nad ruchem zbiorowym, a w szczególności nad ich zdolnością do integrowania informacji środowiskowych i społecznych w różnych kontekstach ekologicznych. Demonstracja ta ilustruje techniki stosowane do ilościowego określania reakcji behawioralnych ryb, w tym przypadku Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), na bodźce wzrokowe za pomocą wizualizacji komputerowej i cyfrowej analizy obrazu. Najnowsze postępy w wizualizacji komputerowej pozwalają na przeprowadzanie testów empirycznych w laboratorium, w którym cechy wizualne mogą być kontrolowane i precyzyjnie manipulowane w celu wyizolowania mechanizmów interakcji społecznych. Celem tej metody jest wyodrębnienie cech wizualnych, które mogą wpływać na decyzje kierunkowe jednostki, zarówno samotnie, jak i w grupie. Protokół ten zawiera szczegółowe informacje na temat fizycznej domeny labiryntu Y, sprzętu rejestrującego, ustawień i kalibracji projektora i animacji, etapów eksperymentalnych i analiz danych. Techniki te pokazują, że animacja komputerowa może wywoływać biologicznie znaczące reakcje. Co więcej, techniki te można łatwo dostosować do testowania alternatywnych hipotez, domen i gatunków w szerokim zakresie zastosowań eksperymentalnych. Wykorzystanie bodźców wirtualnych pozwala na zmniejszenie i zastąpienie wymaganej liczby żywych zwierząt, a w konsekwencji zmniejszenie kosztów ogólnych laboratorium.
Ta demonstracja testuje hipotezę, że małe względne różnice w prędkościach ruchu (2 długości ciała na sekundę) wirtualnych współplemieńców poprawią szybkość i dokładność, z jaką świecący podążają za wskazówkami kierunkowymi dostarczanymi przez wirtualne sylwetki. Wyniki pokazują, że na decyzje kierunkowe świecących istotnie wpływa wzrost szybkości sygnałów wizualnych, nawet w obecności szumu tła (67% spójności obrazu). W przypadku braku jakichkolwiek wskazówek dotyczących ruchu, badani wybierali swoje kierunki losowo. Zależność między szybkością decyzji a szybkością cue była zmienna, a wzrost prędkości cue miał umiarkowanie nieproporcjonalny wpływ na dokładność kierunkową.

Hipoteza i projekt badania
Aby zademonstrować użyteczność tego systemu eksperymentalnego, przetestowaliśmy hipotezę, że dokładność, z jaką Golden Shiner podąża za wskazówką wizualną, wzrośnie wraz z prędkością tej wskazówki. Wykorzystano ryby Golden Shiner typu dzikiego (N = 16, długość ciała, BL, i masa mokra, WW, wynosiły odpowiednio 63,4 ± 3,5 mm oraz 1,8 ± 0,3 g). Spójność bodźców wizualnych (stosun...

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

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

Nasz protokół pozwala nam naśladować cechy wizualne, których może doświadczać swobodnie poruszająca się ryba podczas podróży w grupie i określić ilościowo, w jaki sposób te cechy wpływają na ich decyzje nawigacyjne. Technika ta może być wykorzystana do powiązania indywidualnych decyzji kierunkowych na poziomie w odpowiedzi na wskazówkę sensoryczną, aby zobaczyć, jak te decyzje zmieniają się w zależności od działań innych. Nasze metody zapewniają wgląd w to, w jaki sposób zwierzęta oceniają i poruszają się w swoim środowisku oraz jakie są wyłaniające się właściwości związane ze zbiorowym podejmowaniem decyzji, sztuczną inteligencją i złożonymi systemami inżynieryjnymi.Przeprowadzanie testów psychofizycznych na swobodnie poruszających się osobach jest wyzwaniem. Nieustannie dążymy do maksymalizacji kontroli nad doznaniami sensorycznymi zwierzęcia bez wpływania na jego zachowanie poprzez niepożądane sygnały ze sprzętu. Dokumentacja wideo jest doskonałym formatem do wyjaśniania złożonych metod eksperymentalnych, ponieważ zwiększa przejrzystość i, miejmy nadzieję, odtwarzalność.Zacznij od umieszczenia niestandardowo skonstruowanej, wodoszczelnej platformy labiryntu z polimetakrylanu metylu Y na przezroczystej platformie nośnej w przeznaczonym do tego pomieszczeniu. Trzymanie ramienia Y oraz lewe i prawe obszary domeny powinny być identyczne w budowie. Na przykład tutaj ramiona labiryntu Y mają 46 centymetrów długości, 23 centymetry szerokości i 20 centymetrów głębokości, z centralnym obszarem decyzyjnym o średnicy około 46 centymetrów.Zainstaluj nad głową czarno-białą gigabajtową kamerę Ethernet, aby nagrywać labirynt z góry i rejestrować zachowania ryb oraz projekcje wizualne za pomocą dziewięciometrowych protokołu internetowego podłączonych do komputera z jedną gigabajtową kartą Ethernet w sterowni. Następnie użyj oprogramowania podłączonego komputera, aby dostosować ustawienia kamery, tak aby klarowność obrazu była zoptymalizowana pod kątem wizualizacji odpowiednich zachowań. Zainstaluj cztery systemy oświetlenia szynowego wzdłuż ścian pomieszczenia eksperymentalnego, ustawiając światła tak, aby uniknąć odbić od labiryntu.Przymocuj projektor krótkiego rzutu do dolnej krawędzi konstrukcji nośnej labiryntu i ustaw rozdzielczość projekcji na 1440 na 900 pikseli. Następnie użyj programu do przetwarzania obrazu, aby zmierzyć i skorygować wszelkie zniekształcenia światła powstające przez projektor. Przed rozpoczęciem prób doświadczalnych należy ustawić warunki środowiskowe w labiryncie na takie, jakie panują w systemie gospodarstwa i przenieść zwierzęta do domeny na maksymalnie 40 minut dziennie przez pięć dni bez bodźców wizualnych generowanych komputerowo.W tym czasie wybierz, przypisz, zważ, zmierz i przenieś badane ryby do zbiorników eksperymentalnych. Aby zainicjować test psychofizyczny, włącz projektor pokojowy i systemy szynoprzewodów świetlnych z diodami elektroluminescencyjnymi na określony poziom jasności, aby umożliwić ogrzanie żarówek. Otwórz przeglądarkę aparatu i załaduj ustawienia przysłony, koloru i nagrywania zapisane podczas konfiguracji, aby zapewnić najlepszą jakość wideo i aktywować kamerę, która ma być używana do nagrywania.Wybierz opcję Załaduj funkcje z menu rozwijanego Kamera i przejdź do zapisanego folderu Ustawienia kamery. Otwórz zapisane ustawienia, aby potwierdzić jakość wideo, a następnie kliknij opcję Zdjęcie seryjne przed zamknięciem programu przeglądarki. Korzystając z wcześniej ustalonego harmonogramu eksperymentu z randomizowanymi ekspozycjami na leczenie w trakcie eksperymentu, wprowadź wartości wybrane dla bieżącego badania i zapisz dane dotyczące kombinacji leczenia w notatniku laboratoryjnym i naciśnij powrotu w Vfish.PDE, aby zainicjować projekcje wizualne. Gdy wirtualna ryba pojawi się w domenie, zarejestruj czas zegara i podnieś bramę przetrzymania. Zakończ badanie, gdy 50% ciała badanej ryby przejdzie do wybranego ramienia lub gdy upłynie wyznaczony okres testu eksperymentalnego.Rejestruj czas zegara, czas rozpoczęcia i zakończenia ze stopera oraz wybór ryby. Zatrzymaj nagrywanie wideo i naciśnij pauzę w programie bodźców wizualnych, aby poprosić użytkownika o dane dotyczące wyników badania. Po potwierdzeniu wyboru program powróci do pierwszego ekranu i będzie oczekiwał na wartości do następnej próby eksperymentalnej.Następnie zawróć rybę do zbiornika i umieść następną rybę w obszarze trzymania ramienia Y do następnej próby. Po zakończeniu sesji naciśnij stop w programie, gdy ostatnia ryba sesji podejmie decyzję o zapisaniu danych sesji do pliku. Powtórz wymianę wody na zakończenie porannej sesji, aby zapewnić stabilność jakości wody między próbami i przejrzyj notatnik laboratoryjny, aby zrobić potrzebne notatki.Po ostatniej popołudniowej próbie naciśnij stop w programie bodźców wizualnych, aby wyprowadzić zebrane dane do folderu wyjściowego danych. W tym reprezentatywnym eksperymencie większość ryb wykazała znaczną poprawę dokładności, z jaką podążały za bodźcami kierunkowymi wraz ze wzrostem prędkości tych bodźców. Trend szybkości podejmowania decyzji był niespójny i bardzo zmienny na różnych poziomach prędkości bodźca, co sugeruje, że badani potrzebowali średnio od pięciu do 20 razy więcej czasu na podjęcie decyzji, gdy bodźce się poruszały, niż gdy nie były.Nasze metody mogą zostać rozszerzone o testy wpływu stresu subletalnego na czas reakcji i spójność w sposobie wymiany i przekazywania informacji społecznych między osobami. Nasza technika z powodzeniem zintegrowała labirynty Y i test losowego ruchu kropek, pomagając w odkryciu reguł sensorycznych, którymi kierują się osoby poruszające się po otoczeniu. Podczas pracy z wodą i elektrycznością należy stosować środki ostrożności, takie jak przełączniki GFCI, pętle kroplowe i odporne na wstrząsy obuwie antypoślizgowe, aby zmniejszyć ryzyko porażenia prądem i poślizgnięcia się.

integrating-visual-psychophysical-assays-within-y-maze-to-isolate

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Myszy potrafią pływać, jednak dla wielu szczepów czynność ta wydaje się być stresująca. Aby rozwiązać ten problem, opracowano labirynty, w których motywacją do określonych zachowań jest ucieczka z płytkiej wody. Wykazano, że wspierają one proces uczenia się co najmniej tak skutecznie, jak tradycyjny i powszechnie stosowany labirynt wodny Morrisa.

Warianty testów labiryntu wodnego w płytkiej wodzie (wiosłowanie) u myszy

MazeSuite to kompletny zestaw narzędzi do przygotowywania, przeprowadzania i analizowania eksperymentów nawigacyjnych i przestrzennych. Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIR) jest optyczną techniką obrazowania mózgu, która umożliwia nieinwazyjne i przenośne monitorowanie zmian w utlenowaniu krwi mózgowej. Niniejszy artykuł podsumowuje wspólne zastosowanie MazeSuite i fNIR w paradygmacie uczenia się procesów poznawczych.

Wykorzystanie MazeSuite i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni do badania uczenia się w nawigacji przestrzennej

Audio-based Environment Simulator (AbES) to oprogramowanie do środowiska wirtualnego, zaprojektowane w celu poprawy umiejętności nawigacji w świecie rzeczywistym u osób niewidomych.

Opracowanie wirtualnego środowiska gier opartego na dźwięku, aby pomóc w rozwijaniu umiejętności nawigacji u osób niewidomych

Opisujemy protokoły szkolenia szczurów do przewlekłych zapisów elektrofizjologicznych w pełni zautomatyzowanych zadaniach poznawczych w labiryncie projekcji podłogowej.

Zautomatyzowane wizualne zadania poznawcze do rejestrowania aktywności neuronalnej za pomocą labiryntu projekcji podłogowej

Zwyrodnienie neuronów zarówno w oczach, jak i mózgu w wyniku cukrzycy można zaobserwować dzięki testom behawioralnym przeprowadzonym na gryzoniach. Labirynt Y, miara poznania przestrzennego, i odpowiedź optomotoryczna, miara funkcji wzrokowych, zapewniają wgląd w potencjalne diagnozy i leczenie.

Behawioralna ocena funkcji wzrokowych poprzez reakcję optomotoryczną i funkcję poznawczą za pomocą labiryntu Y u szczurów z cukrzycą

Y-labirynty umożliwiają badaczom określenie znaczenia konkretnych bodźców, które kierują zachowaniem zwierząt, zwłaszcza izolowanych sygnałów chemicznych z różnych źródeł. Staranne projektowanie i planowanie może przynieść solidne dane (np. dyskryminacja, stopień eksploracji, liczne zachowania). Ta eksperymentalna aparatura może dostarczyć potężnego wglądu w kwestie behawioralne i ekologiczne.

Wykorzystanie zamkniętych labiryntów Y do oceny zachowań chemosensorycznych u

Obecny protokół opisuje rekonfigurowalny labirynt, unikalny system do testowania nawigacji przestrzennej i fenotypów behawioralnych u gryzoni. Zdolność adaptacji tego systemu labiryntów umożliwia wykonywanie różnych eksperymentów w jednym środowisku fizycznym. Łatwość przegrupowania strukturalnego pozwala uzyskać wiarygodne i powtarzalne wyniki eksperymentalne.

Wykorzystanie rekonfigurowalnego systemu labiryntów w celu zwiększenia powtarzalności testów nawigacji przestrzennej u gryzoni

Artykuł opisuje procedury eksperymentalne dla powszechnie używanego paradygmatu wirtualnej rzeczywistości (VR) na myszach, a także określa wykonalność wykonywania złożonych zadań VR poprzez testowanie zadania dyskryminacji sygnału w kształcie litery Y.

Procedury treningu behawioralnego dla wirtualnej rzeczywistości z głową u myszy

Nie jest jasne, w jaki sposób sygnały z góry na dół z brzusznego strumienia wzrokowego wpływają na ruch. Opracowaliśmy paradygmat do testowania zachowań motorycznych w stosunku do celu na iluzji odwrócenia głębi 3D. Istotne różnice występują zarówno w celowych, ukierunkowanych na cel ruchach, jak i automatycznych działaniach w iluzorycznych i prawdziwych warunkach widzenia.

Metody badania wpływu odgórnych procesów wzrokowych na zachowania motoryczne

Ważne jest, aby uzyskać bezstronne szacunki wizualnych pól recepcyjnych populacji (pRF) za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Używamy łagodnych ograniczeń regularyzacji do oszacowania topografii pRF bez apriorycznych założeń dotyczących kształtu pRF, co pozwala nam wybrać konkretne modele pRF post hoc. Jest to szczególnie korzystne u osób z uszkodzeniami drogi wzrokowej.

Topograficzne oszacowanie wizualnych pól recepcyjnych populacji za pomocą fMRI

Poznaj metodę testów psychofizycznych w labiryncie Y do badania wpływu cech wizualnych na decyzje nawigacyjne ryb Notemigonus crysoleucas. Technika ta pozwala analizować zachowania grupowe i indywidualne w kontekście neurobiologii.

Integracja wizualnych testów psychofizycznych w labiryncie Y w celu wyizolowania roli, jaką cechy wizualne odgrywają w decyzjach nawigacyjnych (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów