Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Använda FishSim Animation Toolchain att undersöka fisk beteende: en fallstudie på Mate-val kopiering i Zebrasoma Mollies

Published: November 8, 2018 doi: 10.3791/58435
Automatic Translation
1, 1,2, 3, 3, 3, 1
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

Summary

Med romanen FishSim Animation Toolchain, presenterar vi ett protokoll för icke-invasiv visuella manipulation av information till allmänheten i samband med mate-val kopiering i Zebrasoma mollies. FishSim Animation Toolchain ger en lätt-till-använda ram för design, animation och presentation av datoranimerade fisk stimuli för beteende experiment med levande test fisk.

Abstract

Anställa dator animationer för djurs beteendeforskning har ökat under det senaste decenniet, på grund av dess förmåga att icke-invasivt manipulera utseendet och beteendet visuella stimuli, jämfört med att manipulera levande djur. Här presenterar vi FishSim Animation Toolchain, en programvara-ramverk som utvecklats för att förse forskare med en lätt-till-använda metod för att genomföra 3D dator animationer i beteende experiment med fisk. Toolchain erbjuder mallar för att skapa virtuella 3D stimuli av fem olika fiskarter. Stimuli är anpassningsbara i både utseende och storlek, baserat på fotografier tagna av levande fisk. Flera stimuli kan animeras av inspelning simning sökvägar i en virtuell miljö med en video spel controller. För att öka standardiseringen av simulerade beteendet, kan förinspelat simning sökvägen spelas med olika stimuli. Flera animationer kan senare organiserade i spellistor och presenteras på bildskärmar under experiment med levande fisk.

I en fallstudie med Zebrasoma mollies (Poecilia latipinna) ger vi ett protokoll på hur man genomför en mate-val kopiering experiment med FishSim. Vi utnyttjade denna metod för att skapa och animera virtuella hanar och virtuella modellen honor, och sedan presenteras dessa för att live fokal honor i ett binärt val experiment. Våra resultat visar att datoranimation kan användas för att simulera virtuella fisk i ett mate-val kopiering experiment att undersöka rollen av kvinnliga dräktig fläckar som en indikation på kvalitet för en modell hona i mate-val kopiering.

Tillämpa denna metod är inte begränsat till mate-val kopiering experiment men kan användas i olika experimentella design. Ändå dess användbarhet beror på visuella möjligheterna av studien arter och först behöver validering. Sammantaget dator animationer erbjuder en hög grad av kontroll och standardisering i experiment och bära potential att 'minska' och 'ersätta' levande stimulans djur samt om 'förfina' experimentella rutiner.

Introduction

Nyligen, utnyttja modern teknik för att skapa konstgjorda stimuli, såsom dator animationer och virtuell verklighet, har rönt popularitet i forskning1. Dessa metoder ger flera fördelar jämfört med klassiska experimentella metoder med levande stimulans djur1,2. Datoranimation möjliggör icke-invasiv manipulation av utseende (storlek, färg) och uppförandet av virtuella stimulans försöksdjur. Till exempel återges det kirurgiskt avlägsnandet av svärdet i manliga gröna swordtails (Xiphophorus helleri) för att testa mate preferenser i honor3 onödiga med hjälp av datoranimation i en senare studie på denna art4. Dessutom kan datorn animationer skapa fenotyper som påträffas sällan i naturen5. Morfologiska egenskaper av virtuella djur kan även ändras utöver att arter4naturliga utbredningsområde. Bestämt, är möjliga systematisk manipulering av beteende en stor fördel med datoranimation, eftersom det är nästan omöjligt med levande djur6,7.

Det finns olika tekniker för att skapa dator animationer. Enkel tvådimensionell (2D) animeringar vanligtvis härrör från en bild av ett stimulus som rör sig i bara två dimensioner och kan skapas med gemensamma program som MS PowerPoint8 eller Adobe After Effects9. Tredimensionella (3D)-animationer, som kräver mer avancerad 3D-grafik modellering programvara, aktivera stimulansen kan flyttas i tre dimensioner, öka möjligheterna för realistiska och komplexa fysisk förflyttning6,7 , 10 , 11 , 12. även virtuell verklighet mönster som simulerar en 3D-miljö där levande djur navigera har varit begagnad13,14. I en nyligen översyn Chouinard-Thuly et al. 2 diskutera dessa tekniker en efter en och belysa fördelar och nackdelar om deras genomförande i forskning som särskilt beror på omfattningen av studien och visuella kapacitetarna av försöksdjur (se ”diskussion”). Dessutom Powell och Rosenthal15 ge råd om lämplig experimentell design och vilka frågor kan tas upp genom att använda konstgjorda stimuli i djurs beteendeforskning.

Eftersom kan vara svårt och tidskrävande att skapa datoranimation, uppstod behovet av programvara för att underlätta och standardisera processen för animation design. I denna studie presenterar vi den gratis och öppen källkod FishSim Animation Toolchain16 (kort: FishSim; https://Bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/), en sektorsövergripande strategi som kombinerar biologi och datavetenskap för att tillgodose dessa behov. Liknar den tidigare publicera verktyg anyFish17,18, följde utvecklingen av verktygskedjan målet att förse forskare med en lätt-till-använda metod för att genomföra animerade 3D stimuli i experiment med fisk. Vår programvara består av en uppsättning verktyg som kan användas för att: (1) skapa 3D virtuella fisk (FishCreator), (2) animera simning sökvägarna för den virtuella fisken med en video spel controller (FishSteering) och (3) organisera och presentera inspelat animationer på bildskärmar till levande fokal fisk (FishPlayer). Våra toolchain ger olika funktioner som är särskilt användbart för att testa i en binära valsituation men också gäller för andra experimentella designer. Dessutom möjliggör möjligt animeringen av två eller flera virtuella fisk simulering av stimlevande eller uppvaktning. Animationer är inte bundna till ett specifikt stimulus men kan spelas upp med andra stimuli som gör det möjligt att ändra utseendet på ett stimulus men hålla dess beteende konstant. Öppen källkod natur toolchain, liksom det faktum att den är baserad på drift robotsystemet ROS (www.ros.org), ge hög modularitet av systemet och erbjuder nästan oändliga möjligheter att inkludera externa feedback enheter (som controller eller en tracking system) och anpassa toolchain egna behov i forskning. Förutom på Zebrasoma molly, fyra andra arter är för närvarande kan användas: på Atlantic molly Poecilia mexicana, guppy Poecilia reticulata, de tre – däremot Småspigg Gasterosteus aculeatus och en ciklid Haplochromis spp. Nya arter kan skapas i en 3D-grafik modellering verktyg (t.ex., mixer, www.blender.org). Att exemplifiera arbetsflöde med FishSim och ge ett protokoll om hur man genomför en mate-val kopiering experiment med datoranimation, genomförde vi en fallstudie med Zebrasoma mollies.

Mate är en av de viktigaste besluten som djur gör i deras livshistoria. Djur har utvecklats olika strategier för att hitta den bästa parning partners. De kan åberopa personlig information när du utvärderar potentialen parning partners självständigt, eventuellt enligt förutbestämda genetiska preferenser för en viss fenotypiska drag19,20. De kan dock även iaktta mate valet av artfränder och därmed utnyttja offentlig information21. Om observatören beslutar sedan att välja det samma mate (eller den samma fenotypen) som den observerade artgränserna — ”modellen” — valt tidigare, detta kallas mate-val kopiering (nedan förkortat MCC)22,23. Mate-val kopiering är en form av social inlärning och därmed en icke självständig mate-val strategi24, som har observerats i både ryggradsdjur25,26,27,28, 29 och ryggradslösa djur30,31,32. Hittills, MCC studerades främst i fisk och hittas både enligt laboratoriet villkor33,34,35,36,37,38 och i den vilda39,40,41,42. Mate-val kopiering är särskilt värdefulla för en enskild om två eller fler potentiella parning partners är tydligen liknande kvalitet, och ett ”bra” mate val — när det gäller maximera fitness — är svårt att göra43. Kvaliteten på en kvinnlig modell själv kan påverka huruvida fokal honor kopiera sitt val eller inte44,45,46,47. Respektive har ”bra” eller ”dåliga” modell kvinnliga kvalitet tillskrivits sin mer eller mindre upplevs i mate val, till exempel när det gäller storlek och ålder44,45,46, eller av hennes varelse en artgränserna eller en heterospecific47. I Zebrasoma mollies som kopierar mate valet av artfränder39,48,49,50,51, konstaterades det att fokala honor även kopiera förkastandet av en manlig52 . Eftersom MCC anses spela en viktig roll i utvecklingen av fenotypiska egenskaper samt artbildning och hybridisering21,23,53,54, konsekvenserna av att kopiera ett ” falska ”val kan bli enorm minskning av den kopiator55lämplighet. Om en individ beslutar att kopiera valet av någon annan, det är viktigt att utvärdera om den observerade modellen är en pålitlig källa av information, dvs att själva modellen gör en ”bra” val på grund av honom eller henne att vara väl upplevt i mate val. Här uppstår frågan: vilka visuella funktioner kan karaktärisera en tillförlitlig modell att kopiera från i Zebrasoma molly honor?

En distinkt visuell funktion i kvinnliga Zebrasoma mollies och andra levandefödande tandkarpar är dräktig plats (kallas även 'anal plats', 'barnaskara patch' eller 'graviditet spot'). Detta mörkt pigmenterade området i sin anal region härrör från melanization av vävnaden beklädnaden cystor sac56. Storlek och förekomsten av dräktig plats är variabel över hawaiimonark honor och kan ytterligare individuellt ändras under utvecklingen av cystor cykler56,57. Dräktig ställen kan användas för att attrahera män och underlätta gonopodial orientering för interna insemination58 eller som ett medel för reklam fertilitet59,60. Med tanke på kopplingen mellan dräktig plats och en kvinnlig reproduktiv status, Vi förutspådde att dräktig plats tjänar som ett tecken på modell kvinnliga kvalitet genom att tillhandahålla information på hennes nuvarande reproduktiv tillstånd att observera fokal honor. Vi undersökte två alternativa hypoteser. Först, om dräktig plats är ett allmänt tecken för förfall, som förutspådde av Farr och Travis59, det betecknar en förmodligen pålitliga och erfarna modell jämfört med en omogen modell (utan plats). Här, är fokal honorna mer benägna att kopiera valet av en modell med en plats men inte som en modell utan en fläck. Andra, om dräktig plats markerar icke-receptivitet på grund av redan utvecklar kullar, som förutspådde av Sumner o.a. 60, modellen är förmodligen mindre tillförlitligt eftersom icke-mottagliga kvinnor skulle betraktas som mindre kräsen. I detta fall kommer fokal honor inte kopiera deras val men att modeller utan fläck. Hittills, har dräktig plats för MCC i Zebrasoma molly honor roll aldrig testat, eller experimentellt manipuleras.

Vi använde FishSim för att utföra ett MCC experiment genom att presentera virtuella stimulans hanar och virtuella modellen honor på datorskärmar istället för att använda levande stimulans och modell fisk som används i de klassiska experimentella förfarande49,50 ,51,61. Vår programvara allmänna användbarhet har tidigare validerats för att testa hypoteser om mate val i Zebrasoma mollies12. Här, testade vi om frånvaron eller närvaron av en dräktig platsen i virtuella modellen honor påverkar mate valet av observation levande fokal honor. Vi låter första focal honor acklimatisera till test tank (figur 1.1) och låt dem välja mellan två olika virtuella stimulans hanar i ett första mate-val test (figur 1.2). Efteråt, under observationsperioden, den tidigare icke-önskade virtuella manlign presenterades tillsammans med en virtuell modell hona (figur 1.3). I en efterföljande andra mate-val test valde fokal honorna igen mellan samma hanarna (figur 1.4). Vi analyserade om fokal honor hade kopierat mate valet av observerade modell honan genom att jämföra sin mate-val beslut i första och andra mate-val test. Vi genomförde två olika experimentella behandlingar där vi visuellt manipulerade kvaliteten på den virtuella modell kvinnligt. Under observationsperioden presenterade vi antingen den tidigare icke-önskade virtuella manlign (1) tillsammans med en virtuell modell hona med en dräktig plats (”spot” behandling). eller (2) tillsammans med en virtuell modell hona utan en dräktig fläck (”ingen spot” behandling). Dessutom testade en kontroll utan någon modell kvinna, vi om fokal honorna valde konsekvent när ingen offentlig information lämnades.

Figure 1
Figur 1. Allmän översikt över de viktigaste experimentella steg för ett MCC experiment använder virtuella fisk stimuli. (1) acklimatisering period. (2) första mate-val test: levande fokal kvinna väljer mellan virtuella stimulans hanar. (3) observationsperiod: focal kvinnliga klockor tidigare icke-önskade hanen tillsammans med en virtuell modell hona med dräktig plats. (4) andra mate-val testa: focal honan igen väljer mellan virtuella stimulans hanar. I det här exemplet kopierar hon valet av modellen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

De utförda experiment och hantering av fisken var i linje med den tyska Animal Welfare lagstiftningen (Deutsches Tierschutzgesetz) och godkänts av den interna djurskyddsansvarig Dr. Urs Gießelmann, universitetar av Siegen och de regionala myndigheter ( Kreisveterinäramt Siegen-Wittgenstein; Tillståndsnummer: 53,6 55-05).

1. virtuella fisk Design

Obs: Hitta en lista över nödvändig maskinvara och programvara i listan kompletterande material. En detaljerad beskrivning av de allmänna funktionerna i FishSim och ytterligare tips finns i handboken (https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/).

  1. Beredning av kvinnokroppen texturer med och utan dräktig fläck
    1. Starta GIMP och Klicka på Arkiv >> Öppna att öppna den kvinnliga kropp textur bilden ”PLF_body_6. png ”från mappen modeller i den katalogen”fishsim_animation_toolchain”. Använd denna bild som referens för alla nya skapade kvinnokroppen texturer med dräktig plats. Markera det mörka dräktiga spot området av referens bilden med gratis markeringsverktyget och skär det (klicka på Redigera >> skär).
      Obs: GIMP (finns på www.gimp.org) är en fri bild redigerande redskap, liknar Adobe Photoshop, som kan användas för att manipulera digitala bilder och grafik.
    2. Öppna en andra kvinnliga kroppen texturfil i GIMP (t.ex., ”PLF_body_7.png”) och överföra spot området på den andra kropp konsistensen genom att infoga (Redigera >> klistra in i) föregående skär spot området som ett nytt flytande lager. Justera positionen för dräktig plats i den andra bild och sammanfoga lagren genom att klicka Lager >> ankare lager.
      Obs: Se till att området i dräktig plats har samma storlek och samma position på varje virtuell modell hona (figur 2)!
    3. Exportera (Redigera >> Exportera som) nya ”spot” textur under ett nytt namn (t.ex. PLF_body_7_S. png) i mappen modeller . Stäng öppna alla fönster i GIMP.
      Obs: Gör inte andra ändringar (t.ex. skalning) till konsistens filer eftersom de specifikt redigeras för att senare mappas till 3D fisken.
    4. Skapa en andra kropp konsistens utan en dräktig plats, använder samma original kvinnokroppen texturfil en andra gång (t.ex., ”PLF_body_7.png”). Täck nu, redan befintliga dräktig ställen i den ursprungliga filen med hjälp av GIMP.
    5. Öppna den kvinnliga kropp texturen i GIMP och välj klona. Välj mönstret av området kring buken (utan mörk pigmentering) genom att trycka Ctrl + vänsterklick och använda detta val för att täcka befintliga mörk pigmentering genom att måla över det med klona (figur 2).
    6. Exportera den nyinrättade ”ingen spot” textur under ett nytt namn (t.ex. PLF_body_7_NS.png) i mappen modeller . Stäng GIMP.

Figure 2
Figur 2: föredöme bilder av kvinnliga kroppen texturer före (original) och efter manipulation för ”spot” och ”ingen spot” behandling med bildredigering verktyg GIMP. Den streckade cirkeln markerar det område som var manipulerade. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Justera utsiktsplatsen och inställning ”scenen” för animering
    1. Starta FishSim genom att välja ikonen FishSim i launcher på vänster sida av skrivbordet. Konfigurera upplösningen för presentation monitorerna och klicka på Starta.
      Obs: Det rekommenderas att göra följande justeringar (steg 1.2.2\u20121.2.4) på skärmen av en av de presentation skärmarna (om monitor dimensioner och resolutioner skiljer sig åt).
    2. Tryck på F1 på tangentbordet för att ändra visningsläge till redigeringsläget (växla mellan att visa och redigeringsläget genom att upprepade gånger trycka på F1).
      Obs: Växla till redigeringsläge aktiverar redigering verktygsfältet överst i fönstret. Scenen som sett i normalläge skildrar vad kommer att presenteras på skärmen under experimenten.
    3. Justera utsiktsplatsen för att matcha dimensionerna av presentation bildskärmar genom att justera kameravinkeln. Rotera kameran genom att hålla vänster musknapp och flytta markören. Panorera med kameran genom att hålla höger musknapp och flytta markören. Zooma in och ut genom att hålla den mellersta mus (eller båda musknapparna) och flytta markören.
    4. Kamerainställningar i redigeringsverktygsfältet (kameraikon) och klicka på kopia till statiska cam Ställ utsiktspunkten. Klicka filen >> Spara scen Spara justerade scenen som den nya standard-scenen. För detta, åsidosätta den filen ”default_scene.scene” i mappen scener i katalogen FishSim .
      Obs: Standard scenen visas vid varje start av FishSim och som börjar scenen i FishPlayer. I FishPlayer fungerar standard scenen också som en paus under experiment (figur 3A). Justera scenen måste göras endast en gång.

Figure 3
Figur 3: skärmdumpar av en scen i FishSim. (A) tom standard scenen utan en fisk, (B) en scen som visar en manlig ensam, (C) en scen som visar att samma manliga tillsammans med en modell hona med en fläck, och (D) en scen som visar den identiska manlign och kvinnliga identisk modell utan en fläck. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Design av en virtuell manliga stimuli för presentation under mate-prov
    Obs: Förbereda virtuella manliga stimuli som senare kommer att animerade och presenteras live fokal honor under mate-val tester.
    1. Om inte redan öppna, starta FishSim. Tryck på F1 om du vill ange redigeringsläget.
    2. Klicka på fil >> belastning fisk modell från rullgardinsmenyn och belastning den standard manliga Zebrasoma molly mall ”default_PLM.x” genom att välja det från mappen modeller.
    3. Vänster dubbelklicka på inlästa fisken att markera den. Det kommer att markeras i mesh. Klicka på växel ikonen i verktygsfältet för att öppna den fisk verktygsuppsättningen. En ruta kommer att dyka upp med redigering alternativ används för att anpassa den virtuella manlign. Avmarkera Visa mesh för bättre utsikt över fisken.
    4. Ändra namnet till manliga.
      Obs: Namn på hanen är viktigt och representerar den ”roll” det kommer senare att spela under animation. Detta namn måste vara identiska för alla nyskapade virtuella manliga som kommer att användas senare under experimenten.
    5. Ändra skala (dimensioner) av hanen genom att ändra värdena för x, y och z, om det behövs och klicka på Verkställ.
    6. Redigera den manliga textur genom att klicka på texturer i Redigera Toolbox. Klicka på en funktion av fisken (kropp, dorsal, caudal) till ändra den.
      Obs: Välj en textur för rutan dyker upp med alla .png-filer som kan användas som texturer. Texturer visas med namn som anges i mappen modeller .
    7. Klicka på en textur som visas i listan (höger), och det direkt visas och ersätta tidigare texturen på fisken.
    8. När önskad hanen skapas, klicka Verkställ under Config i Redigera Toolboxoch klicka på Spara fisk till disk. Spara den nya hanen som ”Male_A.fish” i mappen modeller .
    9. Dessutom spara hela scenen (fil >> Spara scen) inklusive att en hane i mappen scener . Här, det är rekommenderat att använda namnet ”Male_A_alone.scene” (figur 3B).
    10. Klicka på fil >> Last scene till lasta den tomma standard scenen och upprepa steg 1.3.2 till 1.3.9 att skapa så många olika virtuella män som behövs och spara varje nyskapade manliga under ett unikt namn i mappen modeller och som en ny .scene-fil i mappen scen .
  2. Design av virtuell modell kvinnliga fisk för presentation under observationsperioden
    1. Klicka på fil >> Last scene att ladda standard scenen. Följ steg 1.3.1 och klicka på fil >> belastning fisk modell att läsa kvinnliga standardmallen ”default_PLF.x” från mappen modeller .
    2. Vänster dubbelklicka på inlästa honan att markera den och öppna den fisk verktygsuppsättningen. Ändra namnet till ”kvinna”. Skala kvinnligt behov som beskrivs i steg 1.3.5.
      Obs: Namn och skalning bör vara identiska för alla honor vid tillämpningen av detta experiment.
    3. Ersätta standard kvinnokroppen texturen med tidigare skapade ”spot”-body textur (anges i rutan till höger) som beskrivs i steg 1.3.6 till 1.3.7.
    4. Klicka Verkställ under Config i Redigera Toolboxoch sedan spara fisk till disk genom att klicka på Spara och skapa en fil ”Female_1S.fish” (S = plats).
    5. Klicka på fil >> Last scene att ladda standard scenen. Upprepa steg 1.4.1 till 1.4.4 att skapa minst en (eller så många som behövs) identisk modell kvinnliga men utan den dräktig spot och namnge det ”Female_1NS.fish” (NS = ingen plats). Spara varje fisk i mappen modeller .
      Obs: För observationsperioden av MCC experiment måste scener inklusive en hane och en hona skapas och sparas.
    6. Klicka på fil >> Last scene att ladda tom standard scenen. Klicka på fil >> belastning fisk modell att infoga en virtuell manliga ”Male_A.fish” från mappen modeller . Klicka på fil >> belastning fisk modell igen för att lägga till den virtuella modellen kvinnliga ”Female_1S.fish” till scenen. Ändra placeringen av varje fisk genom att ändra deras x-, y- och z-koordinater så att deras kroppar inte överlappar varandra.
      Obs: Ta bort en fisk från scenen genom att dubbelklicka på den och trycka på Radera på tangentbordet.
    7. Spara scen inklusive manliga och kvinnliga-modellen genom att klicka filen >> Spara scen som ”Male_A_with_Female_1S.scene” (figur 3 c).
    8. Upprepa steg 1.4.6 till 1.4.7 att skapa tre ytterligare scener för: (1) Male_A med Female_1NS (se figur 3D), (2) Male_B med Female_1S och (3) Male_B med Female_1NS.

2. animation av virtuella fisk Stimuli

Obs: Varje typ av animation behövs för experimentet ska utarbetas endast en gång med en exemplarisk manliga scen och en exemplarisk observation scen (manliga och kvinnliga animerade tillsammans). Under processen animera en simning sökvägen för varje fisk skapas som senare kan spelas av någon fisk, så länge namnet är identiskt (se steg 1.3.4).

  1. Virtuella manliga animationer för presentation under mate-prov
    Obs: Förbered två animationer av en virtuell hane: (1) en simning bana med en längd av 7.5 min, och (2) en simning väg med en löptid på 5 min.
    1. Anslut den gaming styrenheten (t.ex. Sony Play Station 3) till USB-porten på den fungerande datorn.
    2. Öppna FishSim och klicka på fil >> Last scene att ladda skådeplatsen för en hane från mappen scener, exempelvis ”Male_A_alone.scene”. Starta FishSteering genom att klicka på ikonen FishSteering .
    3. Konfigurera inställningarna för controller i ett separat fönster.
      Obs: FishSim och FishSteering körs samtidigt och fisk kan antingen styras i visningsläge, som visas under experiment eller i redigeringsläget genom att trycka på F1.
    4. Om du vill animera (manlig) fisken, väljer du den nedrullningsbara menyn i panelen styrning . Modellnamn här motsvarar det namn som anges i Redigera Toolbox (se steg 1.3.4).
    5. Klicka på börja placera och använda handkontrollen för att placera fisken på någon startpositionen i virtuella tanken. Klicka på stoppa utsläppande.
    6. Starta inspelningen fiskens simning sökväg genom att klicka på Starta inspelning. Använda handkontrollen för att flytta fisken runt scenen.
      Obs: Varaktigheten av inspelningen ges i det nedre högra hörnet av panelen styrning.
    7. Klicka på stoppa inspelning. Klicka på Spara för att spara sökvägen simning som en .bag-fil (”rekord”) på enheten (t.ex. på skrivbordet). Välj namnet på den fil som representerar varaktigheten av posten, t.ex., ”7_30_min_male_alone.bag”.
      Obs: När inspelningen har stoppats, är det inte möjligt att redigera den totala varaktigheten igen.
    8. Redigera inspelningen för att lägga till rörelse av hanens ryggfena att efterlikna manliga uppvaktning beteende under mate-val tester. Välj den dorsala fenan från den nedrullningsbara menyn i funktionen Redigera (endast en funktion kan redigeras i taget).
    9. Välj Start redigering och komplett simning sökvägen kommer att spelas upp. Tryck på L1-knappen på handkontrollen för att höja den rygg-fenan vid specifika punkter i tid. Klicka på Spara för att spara den redigerade versionen av simning sökvägen som en ny . Bag-fil.
    10. Upprepa steg 2.1.8 och 2.1.9 men Välj gonopodium lägga till dess rörelse. Spara den slutliga versionen för senare användning i FishPlayer. Nära FishSteering.
      Obs: Det rekommenderas att spara väska-filer för varje redigering steg under ett unikt namn. Av detta går det alltid att komma tillbaka till en tidigare version av animation om något i redigeringen går fel.
  2. Virtuella manliga och modell kvinnliga animation för presentation under observationsperioden
    Obs: Förbereda en animation med en virtuell hane och den virtuella modell kvinnligt i uppvaktning, alltså sexuellt interagerar med varandra, med en total varaktighet på 10 min.
    1. Öppna FishSim. Tryck på F1 om du vill ange redigeringsläget och klicka på fil >> Last scene att läsa in en scen med manliga och kvinnliga, t.ex., ”Male_A_with_Female_1S.scene”. Börja FishSteering.
    2. Välj manliga och kvinnliga växelvis placera dem (genom att klicka på Start/Stop utsläppande) i virtuella tanken.
    3. För inspelning, Välj kvinnliga fisken först från den nedrullningsbara menyn på panelen styrning och skapa en simning bana med varaktighet 10 min följande steg 2.1.5 till 2.1.6.
      Obs: Simning sökvägen till endast en fisk i taget kan registreras. Efter animera första fisken, kan simning sökvägen till andra fisken inkluderas med funktionen Redigera medan tidigare styrda fisken kommer att spelas tillsammans med för hela animeringen.
    4. Klicka på stoppa inspelningen och Spara sökvägen simning på enheten, t.ex. som ”10_00_min_male_with_female.bag”. Sedan successivt redigera hanens simning sökväg, ryggfenan rörelse och gonopodium rörelse enligt beskrivningen i steg 2.1.8 till 2.1.10. Spara den slutliga versionen för senare användning i FishPlayer.

3. Förbered Animation spellistor för MCC experimentet

Obs: Använda FishPlayer för att presentera animationer på två bildskärmar att leva fokal honor. Ordna spellistan för varje bildskärm separat att simulera tillvägagångssättet av MCC experimentet (figur 1). Verktyget består av ett huvudfönster visar rekord spellistan för varje bildskärm (figur 4) och ett separat animation fönster för varje presentation bildskärm.

  1. Allmänna funktioner och arrangemang av scener och records
    1. Stäng alla fönster och öppna FishPlayer genom att klicka på motsvarande ikon. Konfigurera inställningar för användning med två bildskärmar för presentation (vänster och höger) och klicka på Starta.
      Obs: Standard scenen skapade i steg 1.2.4 (sparas i scenes/default_scene.scene) alltid laddas och visas på båda bildskärmarna som börjar scenen och under en paus kommando.
    2. Lägga till poster i spellistan för varje bildskärm separat. Klicka på Lägg till last scenen för att lägga till platsen av t.ex., manliga A, från mappen scener i katalogen FishSim . Klicka på Lägg till spela post för att lägga till en post från enheten, t.ex. 7,5 min rekordet för en ensam hane.
      Obs: Scenen och följande post kopplas sedan av programvaran och den virtuella manliga skildras i scenen kommer vara animerade enligt definitionen i motsvarande post.
    3. Klicka på Lägg till paus för att lägga till en paus kommando av en viss varaktighet (minuter/sekunder) visar standard scenen utan fisk som en paus för fisk hantering mellan poster.
      Obs: Pausa varaktighet bör generellt beror på den tid som behövs för hantering av fisk. Klicka på en post och dra för att ändra ordningen i listan. Valda poster är markerade i rött. Ta bort en post från spellistan genom att välja posten och klicka på ta bort markering.
    4. Klicka på Play/Stop för att starta och stoppa en presentation. Stoppa alltid avslutar hela spellistan, t.ex., det finns inget sätt att pausa på mitten av en spellista som en gång kör.
      Obs: Spellistor alltid börjar från den första posten och köra från topp till botten. Därför rätt ordning av alla poster måste ställas in innan experimentet och kan inte ändras efteråt utan att stoppa presentationen. En timer längst ned i fönstret visar varaktighet och faktiska tidpunkten för den aktuella spellistan.
  2. Spellista arrangemang för de två behandlingarna och kontroll av MCC experimentet
    Obs: När det gäller posten arrangemanget, MCC experimentet är uppdelad i två delar: (1) första mate-val test, och (2) observationsperioden följt av andra mate-val testet. Därför, för varje behandling och kontroll, spellistor måste ordnas i två olika beställningar.
    1. När du kör experimentet, först förbereda en spellista för testet första mate-val.
    2. För det andra, håller på att köra experimentet, ändra ordningen av spellistan för efterföljande observationsperioden och andra mate-val testet enligt vilken virtuell hane föredrogs av fokal honan i testet första mate-val.
  3. Specifika spellista arrangemang för ”spot” behandling
    1. För det första mate-val testet i behandling 1, Beställ spellistan exakt som avbildas i figur
    2. Efter första mate-val test, ta paus för att beräkna vilka virtuella hane föredrogs (se steg 5.9 nedan). Sedan ordna spellistor för observationsperioden, där offentliga informationen tillhandahålls till focal honan av visar den tidigare icke-önskade manlign tillsammans med modell honan.
    3. Ordna spellistan för observation och följande andra mate-val test enligt figur 5.
    4. För observationsperioden, länka posten 10-min (manliga och modell hona grupp) med en scen som visar föregående program manliga ensam.
      Obs: I detta fall endast simning sökvägen till hanen kommer att visas och, eftersom det är saknas i scenen, virtuell modell honan kommer att vara frånvarande.
    5. För spellistan med icke-önskade hanen, länka posten 10-min till scen inklusive den tidigare icke-önskade manlign tillsammans med modell honan. Välj kulisserna inklusive en modell hona med en dräktig spot (S) för denna behandling.
      Obs: I motsats till 3.3.2, här den identiska posten kommer att spelas upp men nu modell honan är synliga.

Figure 4
Figur 4: skärmdump visar FishPlayer spellistor för vänster och höger bildskärmarna i den första delen (i. e., första mate-valet-test) av MCC experimentet. Spellista poster beställs som behövs för testet första mate-val i behandling 1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5: skärmdump visar FishPlayer spellistor för vänster och höger bildskärmarna i den andra delen (observationsperiod och andra mate-val test) av MCC experimentet. Spellista poster beställs som behövs för observationsperioden och det andra mate-val testet i behandling 1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Specifika spellista arrangemang för ”ingen spot” behandling
    1. För behandling 2, beställa spellistorna som beskrivs för behandling 1 (figurerna 4 och 5), men istället använda scenen inklusive den virtuella modell kvinnligt utan en dräktig fläck (NS) under observation.
  2. Specifika spellista arrangemang för kontrollen för val konsekvens
    Obs: I kontrollen för val konsekvens är spellista poster för mate-val test identisk med behandlingar 1 och 2 (figur 4). Under observationsperioden, dock ingen offentlig information lämnas till focal honor och därmed ingen modell kvinna är synliga.
    1. Beställa spellistorna som visas i figur 5 men kombinera kulisserna för varje ensam tillsammans med posten 10-min hane.
      Obs: I detta fall endast simning sökvägen till manliga fisken visas och, eftersom det är saknas i scenen, modell honan kommer att vara frånvarande på båda sidor.

4. experimentellt ställa in

  1. Plats två dator skärmar var på motsatta sidor av en test-tank. Justera skärmarna att täcka de flesta av glasväggarna test tankens och har 1,5 cm utrymme mellan skärmarna och tank väggarna. Ge belysning till tank från ovan.
  2. Täcka tank botten med ett tunt lager av grus och fyll den med vatten som är lämpligt för levande fisk till höjden av skärmarna. Markera en val zon med en lodrät linje på 20 cm djup från varje ände på utsidan av tanken. Har en akryl glas cylinder och två stoppur på hand.
  3. Anslut bildskärmarna till strömförsörjning och operativa datorn placeras minst 1 m från test tanken, exempelvis på ett litet bord (figur 6).

Figure 6
Figur 6: Experimental setup för MCC experimentet med datoranimation. Rörelseresultat datorn ansluter till två presentation bildskärmar (Monitor 1 och 2) som spela upp animeringar att leva fokal honor inne i test tanken. För illustration, är både LCD-skärmar vinklade för att visa en animerad scen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

5. kör MCC experimentet

Obs: Följ experimentella anvisningarna nedan för att utföra en studie av behandling 1, behandling 2 eller kontrollen MCC experiment med hjälp av en levande fokal hona (se figur 1).

  1. Öppna FishPlayer på den fungerande datorn och ordna spellistor för första mate-val test som exempelvis beskrivs för behandling 1 (figur 4). Kontrollera att bildskärmarna för presentation körs och att de visar tom standard scenen.
  2. Placera en levande fokal kvinna inne i test tanken. Låt henne simma fritt och acklimatiserar sig till tanken och presentationen av de tomma tankarna på båda bildskärmarna för en period på 20 min.
  3. Efter acklimatisering, placera fokal honan i en klar akryl cylinder mitt test tanken att säkerställa lika avstånd på båda bildskärmarna och köra spellistorna på båda skärmarna samtidigt genom att klicka på spela upp, börjar med det första mate-valet test.
    Obs: Focal honan är tillåtet att titta på både virtuella stimulans hanar från inuti cylindern för ca 2,5 min.
  4. Innan timern når 02:30 min, gå långsamt till experimentella tank och släpp fokal honan från cylindern genom att försiktigt lyfta upp direkt ur vattnet, t.ex., 02:15 min.
    Obs: Här, den exakta tidpunkten beror på avståndet från den fungerande datorn till test tank och bör fastställas under tidigare testkörningar. Det är viktigt att agera långsamt och försiktigt att undvika att stressa fisken. Eftersom fisk kan agera mycket snabbt, rekommenderas att redan ha ett stoppur till hands medan släppa kvinnligt för att direkt börja mäta association tid (se steg 6.1).
  5. Återgå till den fungerande datorn. Observera fokal honan och har två stoppur till hands till åtgärd association tid med varje virtuell stimulans hane (se steg 6.1).
    Obs: Focal honan får simma fritt och välja mellan båda hanar för 5 min.
  6. Stoppa mättid association när timern når 07:30 min. Posten paus körs för 1,5 min. Använd paus som hanteringstid, igen, förlägger den fokala kvinnligt inuti cylindern och skriv ner tiden för varje virtuell hane på ett datablad.
    Obs: Efter paus, de andra 07:30 minuter inträde startar och fokal honan kan se båda hanar för 02:30 minuter. Manliga position är nu bytt mellan vänster och höger kontroll för ett möjligt sida bias i focal honor (se steg 6.3).
  7. Innan timern når 11:30 min, släppa fokal honan från cylindern. Åtgärd association tid för nästa 5 min.
  8. Stoppa mättid association när timern når 16:30 min. Posten paus körs för 1 min. Använd denna hanteringstid för att placera fokal honan inuti cylindern.
  9. Skriv ner föreningen gånger för den andra mätningen. För varje hane, summera föreningen tider av båda halvorna av testet första mate-val (före och efter män bytte). Beräkna om fokal honan hade en sida bias och varav män föredrogs av fokal honan (se steg 6.1-6.3).
    Obs: Det är inga problem om pausen är klar innan beräkningen utförs, sedan fortsätter till nästa steg behöver spellistan att nå sitt slut och stoppa.
  10. Ordna om spellistor (gör inte stänga FishPlayer!) som visas i figur 5 (beroende på den aktuella behandlingen) så att föregående program hane kommer att vara animerade ensam under observationsperioden och den tidigare icke-önskade hanen kommer att vara animerade tillsammans med den virtuella modellen kvinnliga.
    Obs: Ändringar i spellistor är inte synliga för focal honan.
  11. Klicka på spela för att fortsätta den andra delen av experimentet och posterna kommer att spelas från topp till botten med start från 10 minuters observationsperiod.
    Obs: Under observationsperioden, fokal honan återstår inuti cylindern men kan titta på båda presentationer.
  12. Efter observationsperioden startar en paus på 0,5 min. Innan timern når 10:30 min, släppa fokal honan från cylindern och börja den andra mate-val testa med posten 5-min för varje hane. Mäta association tider för nästa 5 min.
  13. Stoppa mättid association när timern når 15:30 min. Posten paus sedan köra för 1,5 min. plats fokal honan inuti cylindern och skriva ner den uppmätta tiden för varje virtuell hane.
    Obs: Efter paus, nästa 7:30 min post startar och fokal honan kan titta på båda hanar (vars position har igen växlat mellan vänster och höger) för 2,5 min.
  14. Innan timern når 19:30 min, släppa fokal honan från cylindern och mäta association tid för de sista 5 min.
  15. Stoppa mättid association när timern når 24:30 min och avsluta experimentet. Skriv ner föreningen gånger för både virtuella män och fortsätt med analys.

6. data mätning

  1. Mäta association tid under först och den andra delen (före och efter stimuli slås) av varje mate-val test, när fokal honan är tillåtet att välja mellan de två hanarna.
    Obs: Börja mäta när honan korsar linjen begränsa zonen val med sin chef och gällocket. Sluta mäta när hennes huvud och operculum är utanför zonen val.
  2. Summera föreningen tid mäts för varje hane i första och andra delen av ett mate-val testa och avgöra vilken hane föredrogs.
    Obs: Den föredra manlign bestäms som en fokal honan tillbringade mer än 50% av den totala tiden tillbringade hon i både val zoner inom en mate-val test. För analys, föreningen tid översätts ofta till preferens noter (relativa mate-val värde), som definieras som den tid en fokal hona med en hane som dividerat med den tid hon med båda hanar i zonerna mate-val.
  3. Beräkna om fokal honorna Visa en sida bias under testet första mate-val och utesluta partisk honor från den slutliga analysen.
    Obs: Focal kvinnor anses vara sida-partisk om de tillbringade mer än 90% av den totala tiden (båda halvorna av testet första mate-val) i zonen för samma val, även efter den manliga positionen var påslagen. Hennes val för en manlig betraktas då som sida partisk och rättegången avslutas.
  4. Mät varje fokal honans standard längd (SL).
    Obs: För att förhindra fisken att stressad under experiment, görs mätningar alltid efter avslutandet av ett experimentellt försöket.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Efter protokollet brukade vi FishSim skapa dator animationer av virtuella Zebrasoma molly hanar och honor. Vi använde ytterligare toolchain att presentera animeringar levande fokal honor i ett binärt valsituation att utföra ett MCC experiment enligt den experimentella förfarande som beskrivs i figur 1 och steg 5 i protokollet.

För att avgöra om fokal honor kopieras valet av den virtuella modell kvinnligt, mätte vi en fokal honans association tid för varje hane inom det första och andra mate-val testet under experimenten. Flera parametrar analyseras vanligen med föreningen tid erhållits i först och den andra mate-val testet för varje behandling och kontrollen för val konsekvens. Hur data analyseras inte är bunden till ett visst statistiska test men kan göras på olika sätt (t.ex. parametriska/icke-parametriska tester, upprepade mätningar ANOVA, statistiska modeller) och kan bero på den slutliga datastrukturen. I vår analys av data, används R 3.2.262. Vi laddade upp rådata vi fått i vårt experiment samt R-koden vi använde för vår analys till datasamlingarna (doi: 10.6084/m9.figshare.6792347).

I den aktuella studien skapat vi 15 olika virtuella modellen honor med en dräktig plats för behandling 1 och identiska 15 modell kvinnor utan en plats för behandling 2. Alla modellen honor hade en virtuell standard längd (SL) 50 mm. Relativa dräktig spot området var 4,7% av totala kroppsytan (exklusive fenor, mätt med ImageJ v1.51j8) för alla kvinnor i behandling 1. Vidare, vi skapat 30 olika virtuella stimulans hanar presenteras under mate-prov, vilket möjliggör 15 unika manliga stimuli lottning. Stimulus män hade en virtuell SL mellan 41-45 mm. Vi genomförde 15 studier för varje behandling och kontroll för val konsekvens. Vi testade ett totalt antal 55 live fokal honor ättling från vilda Zebrasoma mollies fångad på Mustang ö nära Corpus Christi, TX, USA 2014. Alla focal honor var mogna vuxna och testades endast en gång. Två honor hade undantas på grund av tekniska problem under provningen. En kvinna var utesluten på grund av stress eftersom hon inte acklimatisera till testsituationen och var alltför rädd för att ange antingen val zon. Kontrollen för sida bias i focal fisk (protokoll steg 6.3) krävs att vi ytterligare utesluta sju honor från den slutliga analysen på grund av deras sida bias i testet första mate-val. Sammantaget analyserade vi totalt n = 15 fokal Honor för varje behandling och kontroll. Focal honor hade en genomsnittlig SL 32 ± 5 mm i behandling 1, 33 ± 5 mm i behandling 2 och 33 ± 3 mm i kontrollen för val konsekvens. Vi jämförde standard längd (SL) av fokal honor över behandlingar och kontroll med en Kruskal Wallis rank sum test för oberoende data avslöjar som SL skilde inte sig mellan behandlingar och kontroll (Kruskal Wallis rank sum test: n = 45, df = 2, χ2 = 0,329, p = 0.848).

Den viktigaste parametern mäts i ett MCC experiment är fokal honans association tid för varje hane (protokoll steg 6.1). Föreningen är ett indirekt mått på kvinnliga mate preferens i fisk63,64,65,66 och en väletablerad åtgärd att avgöra mate val i Zebrasoma mollies när ingen direkt kontakt är förutsatt12,48,61,67,68. För varje behandling och kontroll använde vi först föreningen tid för att analysera om välja motivation skilde sig mellan mate-val tester. Att välja motivation definieras som den totala tid en fokal kvinna i både val zoner inom en mate-val test. En förändring i valet av motivation avspeglar dock inte nödvändigtvis en ändring i preferens för endera hane. Om du väljer motivation skiljer sig nämnvärt mellan de två proven mate-val är det obligatoriskt att använda preferens noter istället för absoluta association tid, för ytterligare analys för att säkerställa jämförbarhet inom och mellan behandlingarna (se protokollet steg 6,2 ). I vår studie, att välja motivation av fokal kvinnor före och efter observation av en virtuell modell kvinna sexuellt interagerar med en manlig skilde sig inte i behandling 1 (Wilcoxon undertecknat rank-test: n = 15, V = 44, p = 0.379) och i kontrollen för val konsekvens ( Wilcoxon undertecknat rank-test: n = 15, V = 42, p = 0,33). Att välja motivation var dock betydligt högre efter observation av en virtuell modell hona utan dräktig fläck sexuellt interagerar med en hane i behandling 2 (Wilcoxon undertecknat rank-test: n = 15, V = 22, p = 0,03).

Den viktigaste faktorn för om MCC inträffat är en betydande ökning av tiden tillbringade/preferens noter för tidigare icke-önskade hanen från första till andra mate-valet testa22. Överföras till en naturlig situation, ökar en ökning av tid med den tidigare icke-önskade man, följaktligen sannolikheten att en kvinna kommer att para sig med den manliga. Därför jämfört huvudanalysen antingen absoluta tider eller preferens poängen för den tidigare icke-önskade manlign mellan de två proven mate-val. Denna analys måste göras separat för varje behandling och kontroll. Eftersom i vår studie, skilde sig välja motivation i behandling 2, använde vi preferens noter för initialt icke-önskade stimulans hanen, i stället för absoluta association tid, för att avgöra huruvida dessa noter ändras mellan den första och andra mate-val testa när offentlig information lämnades, jämfört med kontroll behandling där offentlig information var frånvarande.

För detta passar vi en linjär blandad effekt (LME) modell med funktionen lme från den 'nlme' paket69 med förkärlek Poäng för den tidigare icke-önskade manlign (pref_NP) som den beroende variabeln. Vi ingår mate-val test (Mtest: M1, M2) och behandling (behandling: plats, ingen plats, kontroll) som fasta faktorer samt focal honans standard längd (SL) som kovariat. För att beakta den upprepade mätningar designen, ingick fokal kvinnliga identitet (ID) som en slumpmässig faktor. Vi var särskilt intresserade av om effekten av mate-val test var olika bland behandlingar; Därför har vi inkluderat en interaktion mellan mate-val test och behandling i vår modell. Vi har genomfört två ortogonala jämförelser för ”behandling” med hjälp av funktionen kontraster70. Vi satt kontrasterna av modellen (1) att jämföra kontrollen mot medelvärdet av alla behandlingar i vilken någon virtuell modell kvinna presenterades under observation [kontroll >> (plats, ingen plats)], och (2) att jämföra behandlingen visar en virtuell modell hona med plats mot det utan en plats (plats >> ingen plats). En tomt på standardiserade residualerna av en faktor mot monterade värdena avslöjade heteroscedasticity av de kvarstående avvikelserna för ”Mtest”. Därför har vi inkluderat en vikter-funktion som använder klassen varIdent av funktionen lme som möjliggör olika varianser för varje nivå av ”Mtest”71,72. Vi använde R paketet 'phia'73 för en post hoc -analys med Holm-Bonferroni korrigering av signifikant interaktion villkor. Vi inspekterade modell antaganden (Q/Q-tomter, residualer, residualer mot monterade värden) för alla modeller visuellt74. Vi jämförde ytterligare distribution av residualerna mot en normal fördelning med hjälp av Shapiro-Wilk normalitet tester. De givna p-värdena ansågs betydande om p ≤ 0,05.

Resultaten av denna analys ges i figur 7A och tabellerna 1 och 2. Vi hittade en signifikant interaktion mellan M2 och kontrasten ”[kontroll >> (plats, ingen plats)]” för preferens noter av det tidigare icke-önskade manlign (LME: df = 42, t =-2.74, p = 0,009). Dock påverkades föredrar noter inte av fokal kvinnliga SL. Ytterligare post hoc- analys av interaktion termen visade en signifikant skillnad av preferens betyg för tidigare icke-önskade hanen i M2 i behandling 1 (plats: df = 1, χ2 = 30.986, p < 0,001) och behandling 2 (ingen plats: df = 1, χ2 = 19.957, p < 0,001) men inte för kontroll (χ2-test: df = 1, χ2 = 2.747, p = 0.097). Här, visar våra resultat att, som förutspådde för MCC, preferens noter för tidigare icke-önskade virtuella hanen betydligt ökade från M1 till M2 efter fokal honor hade presenterats med simulerade mate valet av en virtuell modell hona. Vi hittade denna effekt i båda behandlingarna men inte i kontrollen för val konsekvens. I stället i kontrollen där ingen modell kvinna var närvarande under observationsperioden, var fokal honor konsekventa i sin mate val för en manlig.

Faktorer Lägre Uppskattning Övre SE DF t-värdet p-värde
(Intercept) 0.046 0.339 0.632 0,145 42 2,336 0,024
M2 0.207 0.296 0,384 0,044 42 6.750 < 0,001
Styra → (plats, ingen plats) -0.041 -0.012 0,017 0,014 41 -0.852 0,4
Spot → ingen plats -0.093 -0.043 0,008 0,025 41 -1,715 0.094
SL -0.012 -0.003 0,006 0,004 41 -0.747 0.459
M2 x [kontroll → (plats, ingen plats)] -0.148 -0.085 -0.023 0,031 42 -2,743 0,009
M2 x (plats → ingen plats) -0.067 0,042 0,15 0,054 42 0.777 0,441

Tabell 1. LME uppskattningar för effekter på preferens noter för tidigare icke-önskade virtuella hanen. Förkärlek för den tidigare icke-önskade virtuella manliga stimulansen var den beroende variabeln i hela. Ges uppskattningar ± medelfel och nedre/övre konfidensintervall, frihetsgrader, t-värden och p-värden för varje fast faktor. Avlyssna uppskattningar utgör grand medelvärdet av alla behandlingar. Ortogonala jämförelser av behandlingar ges. Om behandlingar kombineras inom parentes, används medelvärden av dessa behandlingar i jämförelserna. Kategorin avlyssna referens för faktorn ”M2” är ”M1”. Betydande p-värden (p < 0,05) skrivs ut i fet stil. M1 = första mate-val test, M2 = andra mate-val test, SL = standard längd av fokal honor. 90 observationer med n = 15 fokal honor per behandling.

Slumpmässiga faktorn Varians SD
ID ((Intercept)) 1.464x10-10 1.21x10-5
Resterande 1.859x10-2 0.1364

Tabell 2. LME variansen komponenter för focal kvinnlig ID. Varians och standardavvikelse för slumpmässig effekt ”fokal kvinnliga ID” och residualerna ges.

Figure 7
Figur 7: resultat av virtuella MCC experimentera manipulera modell kvinnliga kvalitet av visuella frånvaron eller närvaron av en dräktig plats. (A) preferens betygen för (tidigare) icke-önskade virtuella stimulans hanen i M1 och M2 för både behandlingar och kontroll. (B) ändring av preferens från M1 till M2 (kopiering Poäng) för tidigare icke-önskade virtuella hanen i behandlingarna och kontrollerna. Den streckade linjen visar ingen förändring i preferens, positiva värden visar en ökning i preferens och negativa värden visar en minskning av preferens. Grå prickar i A och B skildra rådata av varje fokal kvinna. (C) antal mate-val återföringar i M2 för varje behandling och kontroll. M1 = första mate-val test, M2 = andra mate-val test, ns = inte betydande, * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001. N = 15 för både behandlingar och kontroll. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

För att erhålla ytterligare information om huruvida en kopiering effekt kan vara mer eller mindre stark beroende på respektive behandling, var en jämförelse mellan kopiera noter och antalet mate-val återföringar mellan de olika behandlingarna och kontrollen genomfört. Vi analyserade därför ytterligare om privatkopiering noter för tidigare icke-önskade hanen var olika över behandlingar. Den kopiering poängen för en manlig beskriver förändringen i kvinnliga preferens för en hane från först till den andra mate-val-testet. Kopiering Poäng definieras av preferens poängen för en hane i andra mate-val testet minus poäng av att samma manliga i testet första mate-val. Kopiera noter sträcker sig mellan -1 och + 1 och kan antingen vara positiva eller negativa värden där negativa värden beskriver en minskning preferens och positiva värden en ökad preferens för att manliga. Här, vi passar en LME med kopiering Poäng (copy_NP) som den beroende variabeln, behandling som en fast faktor, fokal kvinnliga SL som kovariat och fokal honans spot området som en slumpmässig faktor. Här, vi har utfört samma två ortogonala jämförelser för ”behandling” som beskrivs ovan.

Som vi visar i figur 7B , tabellerna 3 och 4, Vi hittade en betydligt högre kopiering Poäng för tidigare icke-önskade hanen i behandlingar med en virtuell modell hona jämfört med kontroll (LME: df = 20, t =-2.833, p = 0,01) men inga signifikanta skillnad mellan behandlingarna (LME: df = 20, t = 0.618, p = 0.544). Kopiera noter påverkades inte av fokal kvinnliga SL.

Fast faktorer Lägre Uppskattning Övre SE DF t-värdet p-värde
(Intercept) -0.889 -0.081 0.727 0,389 21 -0.208 0,837
Styra → (plats, ingen plats) -0.153 -0.088 -0.023 0,031 20 -2.833 0,01
Spot → ingen plats -0.079 0,033 0.146 0,054 20 0.618 0.544
SL -0.013 0,011 0,035 0,011 20 0.991 0,333

Tabell 3. LME uppskattningar för effekter på Kopiera noter för tidigare icke-önskade virtuella hanen. Kopiera Poäng för den tidigare icke-önskade virtuella manliga stimulansen var den beroende variabeln i hela. Ges uppskattningar ± medelfel och nedre/övre konfidensintervall, frihetsgrader, t-värden och p-värden för varje fast faktor. Avlyssna uppskattningar utgör grand medelvärdet av alla behandlingar. Ortogonala jämförelser av behandlingar ges. Om behandlingar kombineras inom parentes, används medelvärden av dessa behandlingar i jämförelserna. Betydande p-värden (p ≤ 0,05) skrivs ut i fet stil. SL = standard längd av fokal honor. 45 observationer med n = 15 fokal honor per behandling.

Slumpmässiga faktorn Varians SD
spot_area ((Intercept)) 0,028 0.166
Resterande 0,075 0.275

Tabell 4. LME variansen komponenter för kvinnliga plats fokusområde. Varians och standardavvikelse för en slumpmässig effekt ”spot_area” och residualerna ges.

Dessutom testade vi huruvida antalet fokal honor som återförts sängtyp inledande mate i M2 skilde sig över behandlingar. Mate-val återföring definieras som om det sker en förändring i inställningen för en manlig (från mindre än 50% till mer än 50% av tiden i både val zoner) från först till den andra mate-val-testet. Mate-val återföring är räknas som ett ”Ja” (preferens för en hane har förändrats) eller ett ”nej” (preferens för en manlig förändrades inte). Här, vi utfört en post hoc pairwise G-test med R-paketet 'RVAideMemoire'75 med korrigering för flera tester. Som visar vi i figur 7 c, elva av 15 fokal honor omvänd deras kompis val i behandling 1 och tio kvinnor omvänd deras kompis val i behandling 2. Däremot, observerades endast två återföringar i kontrollen. Därmed, av fokal honor som återförts deras inledande mate val till förmån för den tidigare icke-önskade hanen i M2 var betydligt större i båda behandlingarna jämfört med kontroll (post hoc parvisa G-test: plats kontra kontroll, p = 0,002; någon plats kontra kontroll, p = 0,003) men inte signifikant mellan behandlingar 1 och 2 (Post-hoc parvisa G-test: spot vs ingen plats, p = 0,69).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dräktig plats i Zebrasoma molly kvinnor beskrevs tidigare för att fungera som ett medel för fertilitet annons mot hawaiimonark män59,60. Om en dräktig plats kan även tillhandahålla information till hawaiimonark honor inom ramen av mate val hade inte testats hittills. I förevarande fall Studien undersökte vi den potentiella rollen för en dräktig plats som en offentlig informationskälla för att observera hawaiimonark honor inom ramen av MCC. Vår studie visar att dräktig plats verkar inte vara ett tecken på modell kvinnliga kvalitet för levande fokal honor när de beslutar att kopiera mate valet av en virtuell modell hona för en virtuell hane. Focal honor kopieras valet av en virtuell modell hona för en tidigare icke-önskade virtuella manlig oavsett om modell honan hade en dräktig plats eller inte. Vi fann ingen skillnad i Kopiera noter eller antalet mate-val återföringar mellan de två behandlingar, som anger att kopiera effekten var också lika stark om modell honan hade en dräktig plats eller inte. När ingen offentlig information lämnades i kontrollen (ingen modell kvinna närvarande), var fokala honor konsekventa i sitt mate val. Detta stöder att observerade ändringen av preferens inom behandlingar kan förklaras av förekomsten av virtuell modell honan endast, att tillhandahålla tillräcklig offentlig information för kopiering mate valet av andra.

Även om allmänna förekomsten och omfattningen av dräktig plats anses vara kopplade till den kvinnliga reproduktiva cykeln, med plats att vara största före förlossning och minsta eller frånvarande efter förlossningen60, systematisk visuella observationer av den utvecklingen av dräktig ställen hos enskilda kvinnor saknas fortfarande. Variation i dräktig strålpunkt kan dessutom vara hög mellan enskilda kvinnor med fläckar som också är helt frånvarande i mogen, dräktiga honor60. Även om Zebrasoma molly Honorna är mest mottaglig kort efter förlossning59,76, kan de lagra spermier för flera månader57. Honor bör därför alltid vara kräsen för bästa kvalitet kompis. När det gäller vår fallstudie på MCC och testade hypoteser, drar vi slutsatsen att en dräktig plats inte kanske är en giltig indikator på modell kvinnliga kvalitet att observera hawaiimonark honor. Information om reproduktiv staten en modell kvinnliga som en Observera kvinna kan möjligen få verkar inte vara viktigt i beslutet att kopiera hennes val eller inte, åtminstone bland Zebrasoma mollies.

Särskilt, visar vår studie ett starkt standardiserat förfarande för visuell manipulation av offentliga informationen i MCC experiment med hjälp av dator animerade fisk. Till skillnad från en tidigare studie av Benson77, som injiceras levande fisk med tatuering bläck att manipulera dräktig ställen, ger vår metod ett helt icke-invasiva alternativ för visuell manipulation. Vi beskrivs i detalj förfarandet att skapa och animera virtuella Zebrasoma mollies i FishSim. Vi visade hur datoranimation kan användas för att anta ett experimentell förfarande av en klassisk MCC experimentera med virtuella fisk för presentationen mot levande test fiskar i ett binärt valsituation.

Efter protokollet identifiera vi flera kritiska steg som behöver särskild uppmärksamhet att säkerställa korrekt hantering av våra toolchain och framgången för experimentet. Eftersom datorn animationer skapas och presenteras med hjälp av datorer och display enheter såsom datorskärmar, teknisk utrustning alltid bör vara tillräckligt bra för att säkerställa en smidig behandling av det generella arbetsflödet och, viktigast av allt, uppspelningen av den Animation (steg 2, 3 och 5). När du använder två eller flera bildskärmar för presentation av stimuli, bör deras tekniska specifikationer vara identiska. När du använder vår programvara, ange skärmens upplösning alltid bör vara av presentationen bildskärmar (se punkt 1.2.1.). Inställning scenen (steg 1.2.) samt design (steg 1.3. och 1.4.) och animation (steg 2) virtuella stimuli bör alltid göras på en bildskärm som senare används för stimulans presentation under experiment för att säkerställa rätt dimensioner.

I detta protokoll, vi koncentrera oss på nödvändiga åtgärder för att skapa en uppsättning fisk stimuli (steg 1.3. och 1.4.) för användning i en studie av behandling (steg 5). Här, vill vi uppmärksamma att det är viktigt att skapa flera olika fiskar stimuli eller animationer för att redogöra för pseudoreplication15,78,79 som påverkar möjliga tolkningen av data erhöll under experiment. Med våra toolchain är det lätt att skapa olika fisk stimuli erbjuder möjligheter att använda en unik uppsättning stimuli för varje experimentellt försöket. Övergripande beror totalt antal stimuli som behövs på planerade urvalsstorleken för varje behandling (se ”representativa resultat” avsnitt för information om vår fallstudie).

Med våra toolchain ville vi ge en snabb och lätt att skapa animation process med hjälp av en video spel controller (steg 2). Därmed, genereras allmänna bad beteendet hos den virtuella fisken automatiskt, baserat på videoklipp av simning levande Zebrasoma mollies80. Simning beteende (inklusive rörelse av fenor och gonopodium), därför, trimmad till användning med virtuella stimuli av Zebrasoma mollies i synnerhet och live-bärande fisk i allmänhet. Förutom live-bärande fisk innehåller en ytterligare mallen för en tre – däremot Småspigg ytterligare funktioner för artspecifika rörelse, såsom höjning/sänkning av rygg- och ventrala spines.

Animation funktioner för närvarande tillhandahålls av våra toolchain kanske inte tillräckligt för varje beteendemönster och fiskarter. Detta, emellertid, är upp till användaren och beror på testade forskningsfrågan. Ytterligare, animation med FishSteering (steg 2) behöver lite övning i förväg vänja sig vid den gaming controller funktioner. Animationen processen är därför förmodligen det mest tidskrävande steget i protokollet. En controller för ett annat märke kan användas här men funktionen kanske inte är så smidig och knappfunktionerna (enligt bruksanvisningen) kan vara annorlunda eller helt frånvarande. Under processen animation kan endast en funktion av ett virtuellt stimulus (t.ex. position, fenor, gonopodium) animeras samtidigt. Först, kan den simma rörelsen (position) och därefter ytterligare funktioner (t.ex. fenor) läggas självständigt. Vi rekommenderar att spara varje steg separat. Detta ger fördelen att användaren har möjlighet att komma tillbaka till en tidigare version av animeringen ändra en specifik funktion, till exempel hålla simning sökvägen konstant men ändra den rygg-fenan rörelsen jämfört med en tidigare version. Särskilt när animera mer än en fisk (steg 2.2.), den ordning i vilken fisk stimuli är animerade är mycket viktigt och måste fastställas i förväg. Här, kan det vara bra att hänvisa till biologin av de testa arterna. I vår fallstudie simulerade vi Zebrasoma mollies där en manlig generellt följer en kvinnlig81uppvaktning beteende. Därför vi först skapas simning sökvägen till den virtuella kvinnligt och läggs sökvägen för virtuella hanen genom att följa kvinnligt.

När du kör det experimentella förfarandet (steg 5) är tidpunkten avgörande för framgången av experimentet. Tider / varaktigheter som vi hänvisat till i protokollet (steg 5) härrör från tidigare studier med Zebrasoma mollies. De bör betraktas som förslag och är inte skyldig för den allmänna framgången av den experimentella men bör dock följas tätt under förfarandet. Acklimatisering tid kan variera mellan fiskarter och även enskilda och allmänhet bör så länge fokal fisken behöver utforska hela testet tanken och anpassa sig till sin nya omgivning. Vi har fastställt lämpliga Spellängd pauslängden i träningsturerna experimentella förfarandet. Pausen ska vara minst så länge som den tid som behövs för att fånga fisken med cylindern, samt gångavstånd till och från test tank och operativa dator att släppa fisk från cylindern. Här, möjligen varierar beroende på den specifika experimentella situationen i varje labb och de testa fiskarterna. I varje fall experimenter individuellt kan ändra gånger / varaktigheter antingen genom att en annan tid i FishPlayer (se punkt 3.1. 3.) eller genom att skapa animeringssekvenser med en annan längd (se steg 2.1).

Försöksledaren kan förbättra mätning av föreningen tid för varje mate-val test genom att implementera en automatiserad tracking system, men det behöver kunna spårning i realtid. Här, vi vill också påpeka att det finns ingen möjlighet att ha en blind observatör och därmed blinda analys när förfarande för provning av MCC. Eftersom försöksledaren inte kan veta vilka virtuella manliga stimulans kommer att föredras av fokal honan före provning, han eller hon behöver vara medveten om fokal fiskens val att ändra ordningen på animeringssekvenser med detta (se steg 3,2 och 5.10).

Det protokoll som vi beskriver här är specifika för vår studiedesign på MCC i Zebrasoma mollies. Toolchain kan dock också användas i kombination med andra experimentella designer med upp till fyra skärmar för presentation. I allmänhet dator animation verktyg erbjuder en mängd olika lösningar att studera olika frågor på fisk beteende som mate val, stimlevande beslut eller predator-bytesdjur detektering, med konstgjorda visuella stimuli. Allmänna tekniska och konceptuella överväganden för användning av datoranimation i djurs beteendeforskning bör utvärderas noggrant innan du använder den i experiment2,15. Viktigast för beslutet huruvida datorn animation metoder kan genomföras i forskning hälsningar visuella funktionerna i de testa fiskarterna och om den svarar naturligtvis mot virtuella stimuli presenteras på bildskärmen skärmar. Speciellt, när man testar effekten av färg aspekter, bör det noteras att övervaka skärmar endast skildra färger som RGB-värden och att detta kan hindra eller begränsa forskningsmöjligheter, även om RGB-färgen utgången kan visserligen vara justerat82. För vissa fiskarter, kan en begränsning säkerligen vara att bildskärmar inte avger UV-våglängder eller att däremot, vissa monitor typer är starkt polariserade vilket kan vara en begränsning med fisk att vara känslig för polariserat ljus till exempel i frågor av Mate val83. Därför, en validering för effektiviteten av presenterade stimuli som dator animeringar är nödvändigt innan du testar några hypoteser2,12,15,84,85.

I framtiden, nya utvecklingar i djurens spårning och åtgärd erkännande kan göra det möjligt att skapa interaktiva virtuella stimuli som reagerar i realtid mot levande fisk och simulera motsvarande beteende för att massivt öka realismen för att observera fisk 86. tack vare Modulariteten av underliggande ROS, externa enheter såsom kameror kan integreras i verktygskedjan, förutsatt att användaren har tillräckliga kunskaper i programmering. Ett första lyckat försök visade att FishSim generellt kan användas att simulera interaktiva virtuella fisk stimuli av förlängning av en 3D realtid tracking system87,88,89. Under händelsen science communication ”Molly vet bäst” (https://virtualfishproject.wixsite.com/em2016-fisch-orakel), vi kunde påvisa att virtuella fisk kan programmeras att följa levande fokal fisk på skärmen och utföra uppvaktning beteende enligt en fördefinierad algoritm. Dessutom skulle sådana realtidsspårning system kunna användas att mäta association tid automatiskt för att förbättra experimentell förfarande. Den här funktionen ännu ingår inte i den aktuella versionen av FishSim men är föremål för framtida utveckling.

Sammanfattningsvis, är användning av datoranimation i djurs beteendeforskning en lovande strategi när konventionella metoder skulle kräva invasiv behandling av levande djur att manipulera uttrycket av en visuell egenskap eller beteendemönster. Manipulera dator animationer möjliggör en hög grad av kontroll och standardisering jämfört med att använda levande test fisk, särskilt, eftersom det erbjuder också lösningar för att manipulera beteende som är mycket begränsad eller omöjligt i levande fisk. Ytterligare, i linje med 3R-principen och liknande riktlinjer för användningen av djur i forskning och undervisning90,91, denna teknik bär potential att 'minska' och 'ersätta' levande försöksdjur samt om 'förfina' experimental förfaranden i forskning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Detta arbete stöds av Deutsche Forschungsgemeinschafts DFGEN (WI 1531/12-1 KW och SG) och KU 689/11-1 till KDK, KM och JMH. Vi tackar programmet DAAD stiga Tyskland för att erbjuda och organisera grundutbildning forskning praktik mellan SG och DB (finansiering-ID: 57346313). Vi är tacksamma mot Mitacs för finansiering DB med en uppgång-Globalink forskning praktik Award (FR21213). Vänligen tacka Aaron Berard för inbjuder oss att presentera FishSim för JoVE läsekretsen och Alisha DSouza samt tre anonyma recensioner för värdefulla synpunkter på en tidigare version av manuskriptet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Beteende fråga 141 FishSim Animation Toolchain datoranimation virtuella fisk Zebrasoma molly Poecilia latipinna mate-val kopiering mate val social inlärning offentlig information dräktig spot beteendemässiga experiment fisk beteende
Använda <em>FishSim</em> Animation Toolchain att undersöka fisk beteende: en fallstudie på Mate-val kopiering i Zebrasoma Mollies
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gierszewski, S., Baker, D.,… More

Gierszewski, S., Baker, D., Müller, K., Hütwohl, J. M., Kuhnert, K. D., Witte, K. Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies. J. Vis. Exp. (141), e58435, doi:10.3791/58435 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter