उपंयास FishSim एनिमेशन Toolchain का प्रयोग, हम गैर के लिए एक प्रोटोकॉल-इनवेसिव मेट के संदर्भ में सार्वजनिक सूचना के दृश्य हेरफेर-sailfin mollies में पसंद नकल के लिए उपस्थित । FishSim एनिमेशन Toolchain लाइव टेस्ट मछली के साथ व्यवहार प्रयोगों के लिए डिजाइन, एनीमेशन और कंप्यूटर की प्रस्तुति के लिए एनिमेटेड मछली उत्तेजनाओं के लिए एक आसान उपयोग ढांचे प्रदान करता है ।
पिछले दशक से अधिक, पशु व्यवहार अनुसंधान के लिए कंप्यूटर एनिमेशन को रोजगार के लिए गैर-इनवेसिव उपस्थिति और दृश्य उत्तेजनाओं के व्यवहार में हेरफेर करने की क्षमता के कारण वृद्धि हुई है, जीने जानवरों को जोड़ तोड़ की तुलना में । यहां, हम FishSim एनिमेशन Toolchain, एक सॉफ्टवेयर को मछली के साथ व्यवहार प्रयोगों में 3 डी कंप्यूटर एनिमेशन को लागू करने के लिए एक आसान उपयोग विधि के साथ शोधकर्ताओं प्रदान विकसित ढांचे वर्तमान । toolchain पांच अलग मछली प्रजातियों में से आभासी 3 डी उत्तेजनाओं बनाने के लिए टेम्पलेट्स प्रदान करता है । उत्तेजनाओं दोनों उपस्थिति और आकार, लाइव मछली की गई तस्वीरों के आधार पर में अनुकूलन योग्य हैं । एकाधिक उत्तेजनाओं एक वीडियो गेम नियंत्रक का उपयोग कर एक आभासी वातावरण में तैराकी रास्तों रिकॉर्डिंग द्वारा एनिमेटेड किया जा सकता है । अनुकरणीय व्यवहार के मानकीकरण को बढ़ाने के लिए, रिकॉर्ड किए गए तरण पथ को विभिन्न उत्तेजनाओं से रिप्लेस किया जा सकता है. एकाधिक एनिमेशन बाद में प्लेलिस्ट में आयोजित किया जा सकता है और लाइव मछली के साथ प्रयोगों के दौरान नज़र रखता है पर प्रस्तुत.
sailfin mollies (Poecilia latipinna) के साथ एक मामले के अध्ययन में, हम कैसे FishSimके साथ एक मेट पसंद नकल प्रयोग का संचालन करने पर एक प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं । हम इस विधि का उपयोग करने के लिए बनाने के लिए और आभासी पुरुषों और आभासी मॉडल महिलाओं चेतन, और फिर इन प्रस्तुत एक द्विआधारी विकल्प प्रयोग में फोकल महिलाओं रहते हैं । हमारे परिणाम प्रदर्शित करते है कि कंप्यूटर एनीमेशन के लिए एक दोस्त पसंद नकल प्रयोग में आभासी मछली अनुकरण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है मेट में एक मॉडल महिला के लिए गुणवत्ता का एक संकेत के रूप में महिला gravid धब्बे की भूमिका की जांच पसंद नकल ।
इस विधि को लागू करने के लिए सीमित नहीं है मेट-पसंद नकल प्रयोगों लेकिन विभिंन प्रायोगिक डिजाइनों में इस्तेमाल किया जा सकता है । फिर भी, इसकी उपयोगिता अध्ययन प्रजातियों के दृश्य क्षमताओं पर निर्भर करता है और पहले सत्यापन की जरूरत है । कुल मिलाकर, कंप्यूटर एनिमेशन प्रयोगों में नियंत्रण और मानकीकरण के एक उच्च डिग्री प्रदान करते हैं और ‘ कम ‘ और ‘ की जगह ‘ जीने उत्तेजना जानवरों के रूप में अच्छी तरह के रूप में ‘ परिष्कृत प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं की क्षमता सहन.
हाल ही में, इस तरह के कंप्यूटर एनिमेशन और आभासी वास्तविकता के रूप में कृत्रिम उत्तेजनाओं के निर्माण के लिए आधुनिक तकनीक का उपयोग, अनुसंधान1में लोकप्रियता हुई है । इन तरीकों को जीने उत्तेजना जानवरों1,2के साथ क्लासिक प्रयोगात्मक दृष्टिकोण की तुलना में कई लाभ प्रदान करते हैं । कंप्यूटर एनिमेशन उपस्थिति (आकार, रंग) और आभासी उत्तेजना जानवरों के प्रयोगों में इस्तेमाल के व्यवहार के गैर इनवेसिव हेरफेर सक्षम बनाता है । उदाहरण के लिए, पुरुष ग्रीन swordtails में तलवार के सर्जिकल हटाने (Xiphophorus helleri) महिलाओं में मेट वरीयताओं का परीक्षण करने के लिए3 इस प्रजाति पर एक बाद में अध्ययन में कंप्यूटर एनीमेशन का उपयोग करके अनावश्यक प्रदान किया गया4. इसके अलावा, कंप्यूटर एनिमेशन phenotypes कि केवल शायद ही कभी प्रकृति5में सामना कर रहे है बना सकते हैं । आभासी जानवरों की रूपात्मक सुविधाओं को भी उस प्रजाति की प्राकृतिक रेंज से परे बदल दिया जा सकता है4। विशेष रूप से, व्यवहार के संभव व्यवस्थित हेरफेर कंप्यूटर एनीमेशन का एक बड़ा लाभ है, क्योंकि यह जीवित पशुओं6,7के साथ लगभग असंभव है ।
विभिंन तकनीकों कंप्यूटर एनिमेशन बनाने के लिए तिथि करने के लिए मौजूद हैं । सरल दो आयामी (2d) एनिमेशन आमतौर पर केवल दो आयामों में चलती उत्तेजना की एक तस्वीर से प्राप्त और एमएस PowerPoint8 या एडोब प्रभाव9के बाद की तरह आम सॉफ्टवेयर के साथ बनाया जा सकता है । तीन आयामी (3 डी) एनिमेशन, जो अधिक परिष्कृत 3 डी ग्राफिक्स मॉडलिंग सॉफ्टवेयर की आवश्यकता होती है, उत्तेजना तीन आयामों में स्थानांतरित करने के लिए सक्षम, यथार्थवादी और जटिल शारीरिक आंदोलन के लिए संभावनाओं में वृद्धि6,7 , 10 , 11 , 12. यहां तक कि आभासी वास्तविकता डिजाइन है कि एक 3 डी वातावरण अनुकरण जहां रहते जानवरों नेविगेट13,14इस्तेमाल किया गया है । हाल ही में एक समीक्षा Chouinard-Thuly एट अल में । 2 इन तकनीकों एक एक करके चर्चा और अनुसंधान में उनके कार्यांवयन पर लाभ और नुकसान पर प्रकाश डाला, जो विशेष रूप से अध्ययन के दायरे और परीक्षण जानवर के दृश्य क्षमताओं पर निर्भर करता है (देखें “चर्चा”) । इसके अतिरिक्त, पॉवेल और Rosenthal15 उचित प्रयोगात्मक डिजाइन पर सलाह दे और क्या सवाल पशु व्यवहार अनुसंधान में कृत्रिम उत्तेजनाओं को रोजगार द्वारा संबोधित किया जा सकता है ।
कंप्यूटर एनीमेशन बनाने के बाद से मुश्किल हो सकता है और समय लगता है, सॉफ्टवेयर के लिए की जरूरत है और सुविधा एनिमेशन डिजाइन की प्रक्रिया मानकीकरण पैदा हुई । इस अध्ययन में, हम मुक्त और खुला स्रोत FishSim एनीमेशन Toolchain16 (लघुकथा: FishSim; https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/), एक multidisciplinary जीवविज्ञान और कंप्यूटर विज्ञान के संयोजन के लिए इन जरूरतों को संबोधित दृष्टिकोण । पहले प्रकाशित उपकरण anyFish17,18के समान, toolchain के विकास के लिए मछली के साथ प्रयोगों में एनिमेटेड 3d उत्तेजनाओं को लागू करने के लिए एक आसान करने के लिए उपयोग विधि के साथ शोधकर्ताओं प्रदान करने के लिए लक्ष्य का पालन किया. हमारे सॉफ्टवेयर उपकरण है कि करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता का एक सेट के होते हैं: (1) 3 डी आभासी मछली (FishCreator) बनाएं, (2) एक वीडियो गेम नियंत्रक (FishSteering) के साथ आभासी मछली के स्विमिंग रास्तों चेतन, और (3) संगठित और वर्तमान अभिलेखित मॉनिटर पर एनिमेशन फोकल मछली (FishPlayer) रहते हैं । हमारे toolchain विभिन्न सुविधाओं है कि एक द्विआधारी विकल्प की स्थिति में परीक्षण के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं, लेकिन यह भी अन्य प्रायोगिक डिजाइनों के लिए लागू है । इसके अलावा, दो या अधिक आभासी मछली के संभावित एनीमेशन shoaling या अदालत के अनुकरण सक्षम बनाता है । एनिमेशन एक विशिष्ट उत्तेजना के लिए बाध्य नहीं कर रहे हैं, लेकिन अन्य यह एक उत्तेजना की उपस्थिति को बदलने के लिए संभव बनाने के साथ फिर से खेलना हो सकता है, लेकिन अपने व्यवहार को लगातार रखने. toolchain के खुले स्रोत प्रकृति, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से तथ्य यह है कि यह रोबोट आपरेशन प्रणाली ROS (www.ros.org) पर आधारित है, प्रणाली की उच्च मॉड्यूलरता प्रदान करते है और लगभग अंतहीन संभावनाओं की पेशकश करने के लिए बाहरी प्रतिक्रिया उपकरणों में शामिल है (नियंत्रक या के रूप में एक ट्रैकिंग प्रणाली) और एक अनुसंधान में अपनी आवश्यकताओं के लिए toolchain अनुकूलन करने के लिए । sailfin मौली के अलावा, चार अंय प्रजातियों वर्तमान में प्रयोग करने योग्य हैं: अटलांटिक मौली Poecilia मेक्सिकाना, गप्पी Poeciliaरेटिकुलाटा, तीन स्पिन stickleback Gasterosteus aculeatus और एक cichlid Haplochromis एसपीपी. नई प्रजातियों एक 3 डी ग्राफिक्स मॉडलिंग उपकरण (जैसे, ब्लेंडर, www.blender.org) में बनाया जा सकता है । FishSim के साथ कार्यप्रवाह उदाहरण देना करने के लिए और कैसे कंप्यूटर एनीमेशन के साथ एक मेट-पसंद नकल प्रयोग का संचालन करने पर एक प्रोटोकॉल प्रदान करने के लिए, हम sailfin mollies के साथ एक मामले का अध्ययन किया ।
मेट च्वाइस सबसे महत्वपूर्ण निर्णय जानवरों अपने जीवन के इतिहास में बनाने में से एक है । पशु सबसे अच्छा संभोग भागीदारों को खोजने के लिए अलग रणनीति विकसित किया है । वे व्यक्तिगत जानकारी पर भरोसा करते है जब संभावित संभोग भागीदारों स्वतंत्र रूप से मूल्यांकन कर सकते हैं, संभवतः एक निश्चित phenotypic विशेषता19,20के लिए पूर्व निर्धारित आनुवंशिक वरीयताओं के अनुसार । हालांकि, वे भी विशिष्ट के मेट विकल्प का पालन कर सकते है और इस तरह सार्वजनिक सूचना21का उपयोग । यदि पर्यवेक्षक तो एक ही दोस्त का चयन करने का फैसला (या एक ही phenotype) के रूप में मनाया विशिष्ट-“मॉडल”-पहले चुना, यह मेट-पसंद नकल है (इसके बाद एमसीसी के रूप में संक्षिप्त)22,23। मेट पसंद नकल सामाजिक सीखने का एक रूप है और, इसलिए, एक गैर स्वतंत्र दोस्त विकल्प रणनीति24, जो दोनों रीढ़25,26,27,28में मनाया गया है, 29 व अकशेरूकीय30,31,३२. अब तक, एमसीसी मुख्य रूप से मछली में अध्ययन किया गया था और दोनों प्रयोगशाला शर्तों के तहत पाया जाता है३३,३४,३५,३६,३७,३८ और में जंगली३९,४०,४१,४२. मेट-पसंद नकल एक व्यक्ति के लिए विशेष रूप से मूल्यवान है अगर दो या अधिक संभावित संभोग भागीदारों जाहिरा तौर पर गुणवत्ता में समान हैं, और एक “” अच्छा दोस्त विकल्प फिटनेस अधिकतम के संदर्भ में-४३करना मुश्किल है । एक मॉडल महिला खुद की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकते है कि फोकल महिलाओं उसकी पसंद की प्रतिलिपि या नहीं४४,४५,४६,४७। क्रमशः, “अच्छा” या “बुरा” मॉडल महिला गुणवत्ता के लिए जिंमेदार ठहराया गया है उसे और अधिक या कम मेट विकल्प में अनुभवी, उदाहरण के लिए आकार और उंर४४,४५,४६के संबंध में, या उसके द्वारा किया जा रहा है एक विशिष्ट या अ heterospecific४७. sailfin mollies में है कि विशिष्ट३९,४८,४९,५०,५१के मेट विकल्प की नकल, यह पाया गया कि फोकल महिलाओं को भी एक पुरुष ५२ की अस्वीकृति की नकल . एमसीसी के बाद से phenotypic लक्षण के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के रूप में अच्छी तरह के रूप में speciation और संकरण21,23,५३,५४, नकल के परिणाम माना जाता है एक ” झूठी “विकल्प प्रचुर५५की फिटनेस को कम करने में जबरदस्त हो सकता है । यदि एक व्यक्ति के लिए एक और व्यक्ति की पसंद की नकल का फैसला किया, यह महत्वपूर्ण है मूल्यांकन अगर मनाया मॉडल जानकारी का एक विश्वसनीय स्रोत है, यानी, कि मॉडल ही एक “अच्छा” उसे या उसके होने के कारण पसंद कर रहा है अच्छा दोस्त में अनुभवी पसंद. यहां सवाल उठता है: क्या दृश्य सुविधाओं sailfin मौली महिलाओं में से कॉपी करने के लिए एक विश्वसनीय मॉडल विशेषताएं हो सकता है?
महिला sailfin mollies और अंय Poeciliids में एक अलग दृश्य सुविधा gravid स्थान (के रूप में भी जाना जाता है ‘ गुदा स्पॉट ‘, ‘ चिंता पैच ‘ या ‘ गर्भावस्था स्पॉट ‘) । उनके गुदा क्षेत्र में यह अंधेरे में pigmented क्षेत्र डिम्बग्रंथि थैली५६अस्तर ऊतक के melanization से निकला । आकार और gravid स्थान की उपस्थिति विशिष्ट महिलाओं भर में चर रहे है और आगे के लिए व्यक्तिगत रूप से डिम्बग्रंथि चक्र५६,५७की प्रगति के दौरान बदल सकते हैं । Gravid धब्बे पुरुषों को आकर्षित करने और आंतरिक गर्भाधान५८ के लिए gonopodial उंमुखीकरण की सुविधा के लिए या विज्ञापन प्रजनन क्षमता५९,६०के साधन के रूप में सेवा कर सकते हैं । gravid स्थान और एक महिला की प्रजनन स्थिति के बीच की कड़ी पर विचार कर, हम भविष्यवाणी की है कि gravid स्पॉट अपने वर्तमान प्रजनन राज्य के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए फोकल महिलाओं देख द्वारा मॉडल महिला गुणवत्ता का संकेत के रूप में कार्य करता है । हमने दो वैकल्पिक परिकल्पनाओं की जांच की । सबसे पहले, अगर gravid स्थान परिपक्वता के लिए एक सामांय संकेत है, के रूप में Farr और ट्रैविस५९द्वारा की भविष्यवाणी की, यह एक अपरिपक्व मॉडल की तुलना में एक संभवतः विश्वसनीय और अनुभवी मॉडल अर्थ (घटनास्थल के बिना) । यहां, फोकल महिलाओं के लिए एक जगह के साथ एक मॉडल के विकल्प की नकल की संभावना है लेकिन नहीं है कि एक जगह के बिना एक मॉडल के । दूसरा, अगर gravid स्पॉट गैर ग्रहणशीलता पहले से ही चिंता विकसित करने की वजह से अंक, के रूप में सुमनेर एट अल द्वारा की भविष्यवाणी की । ६०, मॉडल संभवतः कम विश्वसनीय है क्योंकि गैर ग्रहणशील महिलाओं कम नकचढ़े माना जाएगा । इस मामले में, फोकल महिलाओं को अपनी पसंद की नकल नहीं है लेकिन जगह के बिना मॉडलों की है । अब तक, sailfin मौली महिलाओं में एमसीसी के लिए gravid स्थान की भूमिका का परीक्षण कभी नहीं किया गया है, और न ही प्रयोग में हेरफेर ।
हम FishSim इस्तेमाल के लिए आभासी उत्तेजना पुरुषों और कंप्यूटर मॉनिटर पर आभासी मॉडल महिलाओं के बजाय लाइव उत्तेजना और मॉडल मछली का उपयोग कर के रूप में क्लासिक प्रयोगात्मक प्रक्रिया४९,५० में इस्तेमाल की प्रस्तुत द्वारा एक एमसीसी प्रयोग प्रदर्शन ,५१,६१. हमारे सॉफ्टवेयर के सामांय प्रयोज्य पहले sailfin mollies12में मेट विकल्प के बारे में परिकल्पनाओं परीक्षण के लिए मांय किया गया है । यहां, हम परीक्षण किया कि क्या अभाव या आभासी मॉडल महिलाओं में एक gravid स्थान की उपस्थिति रहते फोकल महिलाओं देख के दोस्त के विकल्प को प्रभावित करता है । हम पहले फोकल मादा acclimate परीक्षण टैंक (१.१ आंकड़ा) और उंहें दो अलग आभासी उत्तेजना पुरुषों के बीच एक पहले दोस्त की पसंद परीक्षण (आंकड़ा १.२) में चयन करते हैं । बाद में, अवलोकन अवधि के दौरान, पूर्व गैर पसंदीदा आभासी पुरुष एक साथ एक आभासी मॉडल महिला (चित्रा १.३) के साथ प्रस्तुत किया गया था । एक बाद में दूसरे दोस्त की पसंद परीक्षण, फोकल महिलाओं में एक ही पुरुषों के बीच फिर से चुना (आंकड़ा १.४) । हम का विश्लेषण किया है कि फोकल महिलाओं के दोस्त के विकल्प की नकल की थी उसके दोस्त की तुलना द्वारा मनाया मॉडल महिला के पहले और दूसरे दोस्त पसंद परीक्षण में निर्णय । हम दो अलग प्रयोगात्मक उपचार जिसमें हम नेत्रहीन आभासी मॉडल महिला की गुणवत्ता में हेरफेर प्रदर्शन किया । अवलोकन अवधि के दौरान, हम या तो पहले गैर पसंदीदा आभासी पुरुष (1) एक साथ एक gravid स्थान (“स्पॉट” उपचार) के साथ एक आभासी मॉडल महिला के साथ प्रस्तुत; या (2) एक साथ एक gravid स्थान के बिना एक आभासी मॉडल महिला के साथ (“कोई जगह” उपचार) । इसके अतिरिक्त, किसी भी मॉडल महिला के बिना एक नियंत्रण में, हम परीक्षण किया है कि फोकल महिलाओं लगातार जब कोई सार्वजनिक जानकारी प्रदान की गई थी चुना ।
चित्र 1. एक एमसीसी प्रयोग आभासी मछली उत्तेजनाओं का उपयोग करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक कदम के सामांय अवलोकन । (१) Acclimatization काल. (2) पहले मेट-च्वाइस टेस्ट: लाइव फोकल महिला आभासी उत्तेजना पुरुषों के बीच चुनता है । (3) अवलोकन अवधि: फोकल महिला देखता है पूर्व गैर वरीय पुरुष एक साथ gravid स्थान के साथ एक आभासी मॉडल महिला के साथ । (4) दूसरा मेट-च्वाइस टेस्ट: फोकल महिला फिर से आभासी उत्तेजना पुरुषों के बीच चुनता है । इस उदाहरण में, वह मॉडल की पसंद की प्रतियां । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
sailfin मौली महिलाओं में gravid स्पॉट पहले विशिष्ट नर५९,६०की ओर प्रजनन विज्ञापन के एक साधन के रूप में सेवा करने के लिए वर्णित किया गया था । क्या एक gravid स्पॉट भी मेट विकल्प के संदर्भ में विशि?…
The authors have nothing to disclose.
यह काम ड्यूश Forschungsgemeinschaft DFG द्वारा समर्थित किया गया था (वाई 1531/12-1 किलोवाट और एसजी और कू 689/11-1 करने के लिए KDK, किमी और JMH). हम ईमानदारी से प्रदान करने और एसजी और DB के बीच एक स्नातक अनुसंधान इंटर्नशिप के आयोजन के लिए DAAD वृद्धि जर्मनी कार्यक्रम धंयवाद (धन-आईडी: ५७३४६३१३) । हम एक वृद्धि-Globalink रिसर्च इंटर्नशिप पुरस्कार (FR21213) के साथ DB फंडिंग के लिए Mitacs के लिए आभारी हैं । हम कृपया हमें आमंत्रित करने के लिए जौव पाठकों और अलीशा डीसूजा के रूप में अच्छी तरह से पांडुलिपि के पिछले संस्करण पर अपनी बहुमूल्य टिप्पणी के लिए तीन गुमनाम समीक्षक FishSim को लागू करने के लिए हारून Berard धंयवाद ।
Hardware | |||
2x 19" Belinea LCD displays | Belinea GmbH, Germany | Model 1970 S1-P | 1280 x 1024 pixels resolution |
1x 24" Fujitsu LCD display | Fujitsu Technology Solutions GmbH, Germany | Model B24-8 TS Pro | 1920 x 1080 pixels resolution |
Computer | Intel Core 2 Quad CPU Q9400 @ 2.66GHz x 4, GeForce GTX 750 Ti/PCIe/SSE2, 7.8 GiB memory, 64-bit, 1TB; keyboard and mouse | ||
SONY Playstation 3 Wireless Controller | Sony Computer Entertainment Inc., Japan | Model No. CECHZC2E | USB-cable for connection to computer |
Glass aquarium | 100 cm x 40 cm x 40 cm (L x H x W) | ||
Plexiglass cylinder | custom-made | 49.5 cm height, 0.5 cm thickness, 12 cm diameter; eight small holes (approx. 5 mm diameter) drillt close to the end of the cylinder lower the amount of water disturbance while releasing the fish | |
Gravel | |||
2x OSRAM L58W/965 | OSRAM GmbH, Germany | Illumination of the experimental setup | |
2x Stopwatches | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software | |||
ubuntu 16.04 LTS | Computer operating system; Download from: https://www.ubuntu.com/ | ||
FishSim Animation Toolchain v.0.9 | Software download and user manual (PDF) from: https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain | ||
GIMP Gnu Image Manipulation Program (version 2.8.22) | Download from: https://www.gimp.org/ |