المؤتمتة عرض الفيديو التفاعلي للدراسات الاتصالات الحيوانية
Summary
تشغيل الفيديو هو التقنية المستخدمة على نطاق واسع في السلوك الحيواني. أنشأنا وتقييم البرنامج الذي يطبق القواعد القائمة على تشغيل تفاعلية من 3 – D الرسوم المتحركة الكمبيوتر في استجابة للبيانات ، في الوقت الحقيقي الآلي على سلوك هذا الموضوع.
Abstract
عرض الفيديو هو تقنية تستخدم على نطاق واسع للتلاعب رقابة وعرض الاشارات البصرية في الاتصالات الحيوانية. على وجه الخصوص ، المعلمة القائم على الرسوم المتحركة كمبيوتر يتيح الفرصة للتلاعب بشكل مستقل أي عدد من الخصائص السلوكية ، والصرفية ، أو الطيفية في سياق صور واقعية من الحيوانات تتحرك على الشاشة. وجود قيود كبيرة من التشغيل التقليدية ، ومع ذلك ، هو أن التحفيز البصري يفتقر إلى القدرة على التفاعل مع الحيوانات الحية. الاقتراض من ألعاب الفيديو والتكنولوجيا ، وقد انشأنا آلية ونظام لتشغيل الفيديو التفاعلي الذي يتحكم في الحركة في الاستجابة في الوقت الحقيقي من إشارات الفيديو نظام التعقب. أثبتنا هذا الأسلوب عن طريق إجراء محاكمات زميله في الاختيار على الأسماك swordtail الإناث ، Xiphophorus birchmanni. أعطيت الإناث خيار في وقت واحد بين الذكور ومغازلة مناوع الذكور مغازلة مغاير نوعي (عاشرا malinche) على طرفي نقيض في حوض للماء. كان مبرمجا الحافز الظاهري الذكور لتتبع الوضع الأفقي للأنثى ، كما تفعل الذكور مغازلة في البرية. زميله في المحاكمات على خيار البرية اشتعلت X. وقد استخدمت للتحقق من صحة الإناث birchmanni قدرة على توليد نموذج فعال حافزا واقعية بصرية.
Protocol
Discussion
وقد اعتمدت الأساليب السابقة لتشغيل الفيديو التفاعلي في سلوك الحيوان على الإنسان مشغل لتقديم ردود على العظة السلوكية من الموضوعات. مع IVP ، أنشأنا تطبيق البرنامج الذي يستند إلى قواعد التفاعل ردا على البيانات ، في الوقت الحقيقي الآلي على سلوك هذا الموضوع. نحن بإيجاز الخطوات المتبعة في إنشاء البرنامج أدناه.
كانت الخطوة الأولى لإنشاء النماذج الرقمية من الذكور X. birchmanni والعاشر malinche. اتخذنا نهجا مماثلا للدراسات سابقة 6. أنشأنا تنسجم 3D التي تحاكي مواد بناء على صور فوتوغرافية للعاشرا الحقيقي birchmanni والعاشر malinche. لالتقاط القوام واقعية من الأسماك الحقيقية ، والصور ذاتها التي استخدمت في تصميم نموذج لأشكال السمك كما استخدمت مواد للأسماك. إحداثيات محاذاة خريطة مستو تطبيقها على الأشعة فوق البنفسجية الأشعة فوق البنفسجية على الخريطة مع نسيج الصورة. ثانيا ، يجب على شبكة رقمية تشوه الأسماك مثل سمكة حقيقية. لتحقيق هذا الهدف ، تم إنشاء هيكل عظمي الظاهري للجسم وزعانف و "البشرة" للشبكة. عملية السلخ يمكن أن تكون مشوهة للشبكة عند المفاصل هي استدارة.
الثانية ، واضاف نحن الاقتراح للأسماك الرقمية. وكانت ست حركات رئيسية سمكة swordtail الذكور يجعل المتحركة. واستخدمت ثلاث حركات لتمثيل مختلف السرعات التي سمكة والسباحة. وكانت الحركات الثلاث الأخرى من الأسماك التي لا تزال قائمة ، وتحول ، أو اظهار عرض الخطوبة الجانبية. منذ الذكور يمكن رفع أو خفض الزعنفة الظهرية بها وفقا لاستقبال سواء الذكور أو الإناث 3 موجودة ، ونحن بفصل حركة الزعنفة الظهرية من ذلك لعرض الخطوبة الجانبية. وكان مرتبطا على الزعنفة الظهرية بحيث يمكن رفعه أو خفضه في أي وقت خلال الدورة. تم استخدام ما مجموعه دورات الرسوم المتحركة 24. بدأ كل دورة ، وانتهت مع السمك في نفس الوضع حتى يتسنى للدورات الرسوم المتحركة يمكن أن يدخلوا بسهولة معا. وقد خلق كل دورة من دورات الرسوم المتحركة 24 بواسطة rotoscoping 7،8 الاقتراح المطلوب من الفيديو العامة لحية ، مغازلة الذكور X. birchmanni.
ثالثا ، نحن تمكين التفاعل. استخدمنا نظام عارض Biobserve لتتبع في الوقت الحقيقي لموقف الخطم ، والجسم ، والذيل من swordtail الإناث ، وتحيل هذه المعلومات في الوقت الحقيقي لبرنامج IVP. وقد تم ذلك بشكل منفصل لكل من الذكور مغازلة على كل شاشة. يتبع الحركة الذكور موقف الأسماك في الموضوع. ونحن على غرار التالية باستخدام رينولدز وصل توجيه السلوك 9،10 ، والذي يسمح للذكور والإناث ، واتبع يتباطأ وهي تقترب من الإناث.
لحساب الموقف من الأسماك swordtail الذكور في كل خطوة الوقت ، تم تزويد النظام مع الموقف الحالي من الإناث ، والتي سمحت للبرنامج لحساب القوى التي تدفع الرجال. أولا ، تم حساب ناقلات المستهدفة يقابله طرح الموقف من الأسماك الذكور من موقف السمكة الأنثى. تم تحديد المسافة الثانية من الأسماك الذكور للإناث الأسماك التي تتخذ من حجم ناقلات المستهدفة الإزاحة. الثالثة ، تم تحديد السرعة المطلوبة من الأسماك الذكور بقسمة المسافة قيمة التباطؤ المستمر. هذا ما سمح للذكور السمك لإبطاء لأنها اقتربت من الأسماك الإناث. الماضي ، تم حساب التسارع المطلوب عن طريق طرح سرعة الذكر الحالي من السرعة المطلوبة.
منذ المتحركة كما يتم تقديم إطارات منفصلة من شريط فيديو في 60 هرتز ، أدلى الحسابات لكل خطوة منفصلة الوقت ، على فترات من 0.016 ثانية. وكان الحد الأقصى لسرعة تعيين إلى قيمة 10 سم / ثانية لهذه التجارب. إذا كان حجم السرعة الجديد هو أكبر من السرعة القصوى ، تم تعيين السرعة إلى أقصى حد.
لهذه المحاكاة خاص ، أثار الأسماك التفاعلية الذكور الزعنفة الظهرية 50 ٪ من الوقت ، وفقط خلال التفاعلات المغازلة. وقد أثار عرض الخطوبة السلوك الوحشي كلما كان الحافز الذكور داخل الجسم 0.25 أطوال الأسماك swordtail الإناث في البعد Z.
فوجئنا بأن التفاعل ألغت تفضيل الإناث للconspecifics ، على الرغم من حقيقة أن الحركات غير التبادلي استدعت تفضيل قوي وبالنظر إلى أن الإناث قضى معظم وقته مع ربط المحفزات التفاعلية. احد الاحتمالات هو ان تتابع عن كثب الأنثى قد تجاوز الاشارات البصرية المستخدمة لتقييم الذكور ، مثل السيف والزعنفة الظهرية. بدلا من ذلك ، قد تكون أقل الإناث المحتمل أن يفقد الاهتمام في مغازلة الذكور ، وبالتالي أقل عرضة للعينة الأفراد على حد سواء (انظر الشكل 5).
ومع ذلك ، نتائجنا تشير إلى أن المبدأ الأساسي في تشغيل ألعاب الفيديو وهي التكنولوجيا والبرمجيات يحركها ، يمكن قائم على قواعد وكلاء الاستجابة إلى إدخال المستخدم طبقت بنجاح لتشغيل تفاعلية في دراساتسلوك الحيوان. ينبغي لهذا النوع من القواعد القائمة على تشغيل تفاعلية مفيدة للدراسات الحركة shoaling والجماعية 11،12. على وجه الخصوص ، ينبغي أن القدرة على التعامل مع النظام ان يستخدم نموذجا لshoaling الظاهري تعطينا نظرة ثاقبة على العمليات التي تستخدم الحيوانات لاتخاذ قرارات shoaling.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نحن مدينون لستيفان شوارتز والمسيحية Gutzen Biobserve من شركة لرعاية هذه المادة ، وتقديم المساعدة التقنية من ذلك بكثير. نشكر أوليفيا أوتشوا ، كوفمان المسيحي ، والرشاد زاكاري للحصول على مساعدة رعاية الأسماك ، ونحن ممتنون للحكومة الفدرالية المكسيكية للحصول على إذن لجمع السمك. نحن مدينون لVigus غلين بارك فريدريك ، ومختبر التصوير في تكساس A & M. أثينا ماسون وEasterling ريان ساعد في إعداد هذا المنشور. وقدم التمويل من جامعة تكساس A & M وجبهة الخلاص الوطني IOS – 1045226.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Maya 8.0 | ||||
| C# program using Microsoft’s XNA Game Studio 2.0 | ||||
| BIOBSERVE Viewer 2 | ||||
| Dell 15” CRT monitor (2) | ||||
| 20 X 20 X 80 cm Plexiglas testing aquarium | ||||
| Dell Latitude computer (animation server) |
References
- Fisher, H. S., Mascuch, S., Rosenthal, G. G. Multivariate male traits misalign with multivariate female preferences in the swordtail fish, Xiphophorus birchmanni. Anim. Behav. 78, 265-269 (2009).
- Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. Hungry females show stronger mating preferences. Behavioral Ecology. 17, 979-981 (2006).
- Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. Male swordtails court with an audience in mind. Biology Letters. 3, 5-7 (2007).
- Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. Female disdain for swords in a swordtail fish. American Naturalist. 167, 136-140 (2006).
- Fisher, H. S., Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. Alteration of the chemical environment disrupts communication in a freshwater fish. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 273, 1187-1193 (2006).
- Rosenthal, G. G. Design considerations and techniques for constructing video stimuli. Acta Ethol. 3, 49-54 (2000).
- Turnell, E. R., Mann, K. D., Rosenthal, G. G., Gerlach, G. Mate choice in zebrafish (Danio rerio) analyzed with video-stimulus techniques. Biol. Bull. 205, 225-226 (2003).
- Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. Assortative preferences for stripes in danios. Animal Behaviour. 70, 1063-1066 (2005).
- Reynolds, C. W. Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model. , 256 (1985).
- Reynolds, C. W. Steering Behaviors For Autonomous Characters. , (1999).
- Hoare, D. J., Couzin, I. D., Godin, J. -. G. J., Krause, J. Context-dependent group size choice in fish. Animal Behaviour. 65, 663-669 (2004).
- Hoare, D. J. &. a. m. p. ;. a. m. p., Krause, J. Social organisation, shoal structure and information transfer. Fish and Fisheries. 4, 269-279 (2003).
