FishSimアニメーション ツールを使用して、魚の行動を調査する: 配偶者選択コピー八角 Mollies に関する事例

最近、コンピューター アニメーション、仮想現実などの人工刺激を作成するための現代技術を活用した研究¹で人気を集めています。これらのメソッドは、ライブ刺激動物^1,2と古典的な実験的アプローチと比較していくつかの利点を提供します。コンピュータ ・ アニメーションには、外観 (サイズ、色) の非侵襲的操作と、実験で使用される仮想刺激動物の行動ができます。たとえば、男性グリーン swordtails (Xiphophorus helleri) 女性³で仲間好みをテストするために剣の外科的除去はこの種⁴日後におけるコンピュータ ・ アニメーションを使用して不要なレンダリングされました。さらに、コンピューター アニメーションは性質⁵で稀だけ発生した表現型を作成できます。仮想動物の形態学的特徴は、自然の種の⁴の範囲を超えても変更ことがあります。特に動作の可能な体系的な操作は、生きている動物^6,7でほぼ不可能だから、コンピューター アニメーションの主要な利点の 1 つです。

さまざまな技法は、コンピューター アニメーションを作成するために存在します。単純な 2 次元 (2 D) アニメーションは通常のみ 2 次元移動刺激の絵から派生し、MS PowerPoint⁸または Adobe After Effects⁹のような一般的なソフトウェアを作成することができます。三次元 (3 D) のアニメーションがありより高度な 3 D グラフィックス ソフトウェアのモデリングを必要とする、3 次元、現実的かつ複雑な運動^6、7のための可能性を増やすことで移動する刺激を有効にします。^,10,11,12. 仮想現実をも生きている動物が移動 3 D 環境をシミュレートするデザインが使用^13,14をされています。最近のレビュー シュイナード · Thulyらで²これらのテクニックの一つずつを議論し、研究では、特に研究の範囲と試験動物の視覚的能力に依存した実装のメリット、デメリットを強調表示 (「ディスカッション」を参照してください)。また、パウエルとローゼン タール¹⁵は、適切な実験的なデザインのアドバイスを与える、動物行動研究における人工刺激を用いて記載されてどのような質問もあります。

以来、困難で時間のかかる、コンピューター アニメーションを作成する可能性があります、およびアニメーションのデザイン プロセスを標準化するためにソフトウェアの必要性が生じた。この研究で紹介する無料、オープン ソースのFishSimアニメーション ツール チェイン¹⁶ (短い: FishSim;https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/)、これらのニーズに対処するための生物学とコンピューター科学を組み合わせた学際的アプローチ。以前公開されたツールanyFish^17,18と同様に、ツール チェインの開発は続いた魚での実験アニメーション 3 D 刺激を実装するための使いやすい方法を研究者に提供する目標です。当社のソフトウェアはするために使用することができますツールのセットで構成されています: (1) 3 D 仮想魚 (FishCreator) を作成する、(2) ビデオゲームのコント ローラー (FishSteering)、(3) 仮想魚の水泳のパスを整理して表示アニメーション収録済生きようと焦点魚 (FishPlayer) のモニターでアニメーション。私たちのツール チェインは、二者択一の状況でテストするために便利が、他の実験設計にも対応するさまざまな機能を提供します。また、2 つ以上の仮想魚の可能なアニメーション遊泳や求愛のシミュレーションを可能にします。アニメーションは、特定の刺激にバインドされていないが、他の刺激刺激の出現を変えるが、その動作を一定に保つことを再生可能性があります。ロボット操作システム ROS (www.ros.org) に基づいているという事実と同様に、ツール チェインのオープン ソースの自然システムの高いモジュールを提供、外部フィード バック デバイスを含むようにほぼ無限の可能性を提供する (コント ローラーとしてまたは追跡システム) および研究の 1 つのニーズにツールを適応します。はたはたモリーに加えて 4 つの他の種は現在使用可能な: 大西洋モリーエンドラーズ メキシカーナ、グッピーグッピー、イトヨカフレ敬とシクリッドHaplochromis属新しい種は、モデリング ・ ツール (例えばミキサー、www.blender.org) 3 D グラフィックスで作成できます。FishSimとワークフローを例示してコンピュータ アニメーションと配偶者選択のコピー実験を実施する方法のプロトコルを提供するには、八角 mollies を用いた事例研究を行った。

配偶者選択が彼らの生活史で動物を作る最も重要な決定の 1 つです。動物は最高のパートナーを交配を見つけるための異なった作戦を展開しました。交尾しないパートナー独立して、おそらくあらかじめ決められた特定形質^19,20遺伝的に応じて可能性を評価するとき、それらは個人情報に頼るかもしれない。しかし、また同種の配偶者選択を観察、それにより公開情報²¹を活用可能性があります。オブザーバーは、観測された同種として同じ仲間 (または同じ表現型) を選ぶことに決める場合、「モデル」-以前を選択、これは配偶者選択コピー (以下 MCC と略す)^22,23を呼びます。社会的学習の形態は、配偶者選択のコピーと、それゆえ、両方脊椎動物^{25,26,27,28で観察されている、非独立配偶者選択戦略24に、 29}と無脊椎動物の^30,31,32。MCC の魚で主に調べたし、実験室条件^{33,34,35,36,37,38}とであるところ、野生^39,40,41,42。配偶者選択のコピーが 2 つ個々 の特に貴重なまたはより多くの潜在的な合うパートナーが明らかに品質、そして「良い」配偶者選択に類似した-フィットネスの最大化の観点から-⁴³を作るは難しい。女性モデルの質自身は焦点の女性彼女の選択またはない^44,45,46,47をコピーするかどうかを及ぼします。それぞれ、「良い」または「悪い」のモデルの女性の質は、彼女、多かれ少なかれ経験している仲間の選択、サイズおよび年齢^44,45,46, についてたとえば又は、同種であること彼女によってに起因しています。または異種⁴⁷。同種^{39,48,49,50,51}の配偶者選択をコピー八角 mollies の焦点の女性も男性^{52 の拒絶をコピーすることがわかった}.MCC は種分化と交配^21,23,53,54, コピーの結果と同様に、形質の進化において重要な役割を果たすと見なされますので、”false”選択は、複写機⁵⁵のフィットネスを減らすに途方もない可能性があります。個人別の観測モデルがすなわちメイトでの経験なモデル自体が彼または彼女のための「良い」の選択に作るが、情報の信頼性の高いソースである場合を評価することが重要だ、個々 の選択をコピーする場合選択します。ここで質問は起こる: 視覚機能は八角モリー女性からコピーする信頼性の高いモデルを特徴づけることが?

女性八角 mollies と他の Poeciliids の視覚的特徴は妊娠斑点 (‘アナル スポット’ では別名 ‘ひなパッチ’ または ‘妊娠スポット’)。この暗色の肛門領域地区は卵巣嚢⁵⁶を並べるティッシュのメラニンに由来します。サイズと妊娠斑点の存在の変数は、同種の女性で卵巣サイクル^56,57の進行中、個別に変更可能性がありますさらに。妊娠スポットは、男性を引き付けるし、内部受精⁵⁸または不妊治療^59,60を広告の手段としての gonopodial の向きを容易になるかもしれない。妊娠斑点と女性の生殖の状態間のリンクを考慮した妊娠斑点が焦点の女性を観察する彼女の現在の生殖の状態に関する情報提供によってモデル女性品質のサインとして使用されることを予測した.2 つの代替仮説を検討しました。まず、妊娠斑点がファーとトラヴィス⁵⁹、予測としての成熟度の一般的な記号の場合、(スポット) のない未熟なモデルと比較しておそらく信頼性と経験豊富なモデルを示します。ここでは、焦点の女性がスポットでモデルの選択はなく、スポットなしモデルをコピーする可能性が高い。2 番目の場合妊娠スポット マーク サムナーらによって予測された、ひなはすでに開発のため非感受性⁶⁰モデルはおそらくより少なく信頼できる非受容雌はあまりうるさいとみなされるだろうのでです。この場合、焦点の女性スポットなしモデルの彼らの選択はコピーされません。これまでのところ、はたはたモリー女性の MCC の妊娠斑点の役割は決してされてテストも実験操作。

我々 は仮想刺激仮想モデル男女ライブ刺激と古典的な実験手順^{49,50 で使用されるモデルの魚を使用しての代わりにコンピューターのモニターで提示することによりクライアントの実験にFishSimを使用 ,,5161}。八角 mollies¹²の配偶者選択についての仮説をテストするため、我々 のソフトウェアの一般的な使いやすさは以前検証されました。ここでは、仮想モデル女性の妊娠斑点の有無焦点のライブの女性を観察の配偶者選択に影響を与えるかどうかをテストしました。我々 はまず焦点女性試験水槽 (図 1.1) に順応させ、最初配偶者選択テスト (図 1.2) で 2 つの異なる仮想刺激男性選びをしましょう。その後、観察期間中に事前優先でない仮想男性は一緒に仮想モデル女性 (図 1.3) 発表されました。その後 2 番目の配偶者選択テストの焦点の女性は同じ男性 (図 1.4) との間再び選んだ。焦点の女性が配偶者選択テストの最初と 2 番目の彼女の配偶者選択の決断を比較することによって観測モデル女性の配偶者選択をコピーしたかどうかを分析しました。2 つの異なる実験的治療を仮想モデル女性の品質を視覚的に操作を行った。観察期間中どちらか提案事前の非優先の仮想男性の (1) 仮想モデル女性と妊娠スポット (「スポット」処理);または (2) 妊娠斑点 (「スポット」処理) することがなく仮想モデル女性と共に。さらに、任意のモデルの女性なしのコントロールで我々 は焦点の女性を選んだ一貫して公開情報が指定されていないかどうかをテストしました。

図 1。仮想魚刺激を用いた三菱化学実験のための最も重要な実験手順の概要です。(1)順化期間。(2)最初の mate 商品選択テスト: ライブ焦点女性を選択仮想刺激男性。経過観察(3) : 焦点の女性妊娠斑点の仮想モデル女性と共に事前優先ではない男性の時計します。(4) 2 番目の配偶者選択テスト: 焦点の女性は再度仮想刺激男性から選択。この例では、彼女は、モデルの選択をコピーします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。