אנחנו אסירי תודה סטפן שוורץ נוצרי Gutzen של Biobserve GmbH עבור חסות מאמר זה לקבלת סיוע טכני רב. אנו מודים אוליביה Ochoa, כריסטיאן קאופמן, ואת זכריה גרגיר לסיוע בטיפול דגים, אנחנו אסירי תודה על הממשל הפדרלי מקסיקני רשות לאסוף את הדגים. אנחנו אסירי תודה גלן Vigus, פרדריק פארקה, ואת מעבדת ויזואליזציה טקסס A &amp; M. אתנה מייסון ריאן Easterling סייעו בהכנת הפרסום. המימון ניתן על ידי טקסס A &amp; M האוניברסיטה NSF IOS-1045226.

1. הגדרת החומרה ומערכת Viewer. המערכת כוללת של טנק בדיקות ולצדו שני צגים. מצלמת וידאו המחוברת למערכת Viewer BIOBSERVE רשומות התנועה של הנושא בזמן אמת. נתונים Motion הוא עבר את תוכנית אינטראקטיבית השמעה (IVP) וידאו על שרת נפרד, הקובע את ההצעה של הגירוי אנימציה על המסך. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שתי צגי CRT בקצוות מנוגדים של האקווריום 80-l מלא מים נקיים; לפקח פלט להתאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המצלמה מעל המקום כדי ללכוד לעיני האקווריום; להתחבר BIOBSERVE כרטיס המסך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מערכת Viewer לקבל מידע מעקב מהמצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר התוספת Viewer ששולח את הקואורדינטות של חוטם של בעל החיים, הגוף, זנב לשרת אנימציה בזמן אמת באמצעות כתובת ה-IP שצוין הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את שרת אנימציה. </li></ol> 2. כיול. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשרת אנימציה, לפתוח InteractiveDisplaySetup.txt. הזן רוחב המסך גובה המסך בפיקסלים תחת &quot;מידע מוניטור&quot;. תחת &quot;ProgramType&quot; להיכנס &quot;כיול&quot;. שמור את השינויים בקובץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ לחיצה כפולה על סמל התוכנית IVP להתחיל בתוכנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזן את גודל הממדים מיכל כמפורט למעלה במערכת Viewer בשלב 2.3. זה יבטיח התאמה בין הנתונים מציג פלט אינטראקטיביים מתוך IVP. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאז הקצוות של אקווריומים קטנים יותר מפקחת, התוכנה מאפשרת למשתמש להשתמש במקלדת (א ו ר עבור רוחב, z ו-x עבור גובה מקשי החצים לתפקיד) כדי להעביר את שטח הצפייה (viewport) של גירויים כדי ליישר את הקצוות של הטנק בדיקות. צפו בשרת אנימציה, viewport הוורוד הוא הדהד בצג אחד בדיקות viewport כחול בצד השני (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש z ו-x במקלדת כדי לשנות את גודל התצוגה של דגים זכרים על viewports שניהם עד שזה מתאים לגודל הגירוי הרצוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את תיבות מוצגים כך ליישר את הקצוות של טנק הבדיקה. המשתמש עושה שימוש במקשי Q או W כדי להזיז את תיבות כלפי או ממרכז של הדג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזן את פרטי הניסוי כאשר תתבקש לעשות זאת על ידי התוכנית. למשתמש יש אפשרות לבחור בין מודלים מראש (בהפגנה שלנו, החיזור הזכר Xiphophorus birchmanni, X. malinche). המשתמש מפרט גם את ההתנהגות של כל הדגים בכל שלב (לא אינטראקטיבי או אינטראקטיבית), הצד שלב שבו כל גירוי יופיע, ואת הגודל הרצוי (אורך סטנדרטי) של כל גירוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאלה הבאה שואל אם המשתמש רוצה התנועות דגים להיות שיקוף, כלומר את התנועה של המודל בכל צד של האקווריום יהיה בדיוק אותו הדבר. זה משמש רק כאשר דגים הן במצב אנימציה. השאלות הסופי דאגה התנועה של סנפיר הגב. המשתמש יכול לבחור הגבי מחדל, זה יגרום הגבי רק להעלות במהלך החיזור להציג לרוחב. אם הגב לא מוגדר כברירת מחדל, המשתמש יכול להחליט אם המודל מעלה סנפיר הגב שלו בהתאם למרחק של הנושא מהצג. </li></ol> 3.Starting IVP למבחן זוג בחירה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> InteractiveDisplaySetup.txt פתח ולהגדיר &quot;ProgramType&quot; כדי liveTesting ולהגדיר &quot;experimentName&quot; שם את אותו הקובץ המכיל את נתוני הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות במקום דגים באקווריום נושא ולהמתין 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל 2.0 מציג את IVP. </li></ol> 4. מטה בחירה לדין. רצף ניסיוני הכולל כדלקמן מחקרים קודמים לא אינטראקטיבי באמצעות גירויים וידאו 1-4. נקבות מוצגים שני גירויים שונים על מסכי בקצוות מנוגדים של האקווריום בדיקה. ההתנהגות הנשית היא מעקב בזמן אמת על ידי מערכת Viewer Biobserve. Assay בתגובה הזמן העמותה, את משך הזמן הזה הנקבה מבלה בתוך 10 ס&quot;מ של צג אחד או אחר. זמן האגודה מחושבת באופן אוטומטי על ידי הצופה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גירויים הווידאו מוצגים נושאים במשפט המורכב משתי, 20 דקות שלבים. הבמה מורכבת מארבעה מקטעים של 5 דקות: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקטע הראשון acclimatizes הנקבה למיכל מבחן למשך חמש דקות על ידי הצגת מסך מונוכרומטי מפקחת על שניהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקטע השני, שני גירויים שונים מוצגים וידאו לנקבה, אחד בצג שמאל והשני בצד ימין במשך חמש דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיד לאחר התצוגה של גירויים וידאו, מסך מונוכרומטי מוצג שוב בשני צגים במשך חמש דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקטע הרביעי והאחרון, גירויים מתוך קטע השנייה מוצגים, אבל את המיקום של כל גירוי מופעלת. זה מספק בקרה בתוך נקבה עבור הטיה לצד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ה-SECבשלב ond חוזר על אותו דפוס, עם סט שונה של גירויים בו זמנית, הציג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניסויים נוספים מנוהלות על ידי חזרה לשלב 2 שיטתי שונות בצד והסדר של המצגת. </li></ol> 5. נציג תוצאות. הערכנו את היעילות של הפעלת אינטראקטיבי על ידי השוואת תגובת הנקבה אנימציות אינטראקטיביים לא אינטראקטיבי של גברים מחזרים. גירוי שאינו אינטראקטיבי ביצע גירוי החיזור המסך, עצמאית של התנהגות נשית, כמו במחקרים קודמים 1-4. גירוי אינטראקטיבי מעקב את המיקום האופקי של הנקבה על פני המסך. העמדה של הדג או מדומה או את הדג הנושא הוגדר תפעולית האמצע של הקו המחבר את centroid ואת חוטם. שלושת הכללים המנחים התנהגות גברית היו כדלקמן, שם את הכיוון X מתייחס אורך של הטנק, ואת הכיוון Z מתייחס לרוחב של הטנק (איור 2): כלל 1: הזכר מדומה תמיד מלווה את הנושא על פני המסך, מעקב אותה בכיוון Z. כלל 2: סנפיר הגב של הזכר מדומה מועלית רק כאשר הוא מבצע חיזור לרוחב. כלל 3: דגים מדומה swordtail זכר רק לבצע חיזור לרוחב 50% מהזמן הכולל בו מוצגת לנקבה. התצוגה החיזור לרוחב מופעלת על ידי דג זכר להיות בתוך באורך רבע הגוף הגברי של הדג נקבה בכיוון Z. תצוגת החיזור לרוחב אינו תלוי כמה קרוב הנקבה היא לפקח על בכיוון X. גירוי אינטראקטיבי מקרוב מסומנים העמדה של הנקבה בזמן אמת (איור 3). עבודות קודמות שימוש לא אינטראקטיבי גירויים 4,5 הראו כי נשים X. birchmanni בתוקף המועדפת אותות חזותיים של המין שלהם. לא אינטראקטיבי שנוצר על ידי גירויים IVP היו יעילים באותה מידה לעורר העדפות להזדווג conspecific (t = 1.923, N = 9, p = 0.046). כאשר נבדקו הנשים על הגברים מדומה conspecific ו heterospecific אינטראקטיבי מיד לפני או לאחר מכן במשפט עם זאת, הם לא הראו העדפה (איור 4). <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. צג ההתקנה כיול. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig2.jpg" alt="איור 2" /> איור 2. התצוגה סכמטי של טנק ההתקנה לפקח, גרזנים המציין המשמש לתיאור עמדה. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig3.jpg" alt="איור 3" /> איור 3. המיקום האופקי של מופת אנימציה ובכפוף נקבה נציג לאורך זמן. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig4.jpg" alt="איור 4" /> איור 4. פעם האגודה (ים) של נשים עם אינטראקטיביים לא אינטראקטיבי גירויים זכר conspecific ו heterospecific. כל העלילה נוצרת שיא של חמש דקות של פלט עמדות על ידי אב. בחלקות אלה, שהזמן מתקדם בכיוון Y אנכי 0-5 דקות. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig5.jpg" alt="איור 5" /> איור 5. נציגת עמותת נתונים בזמן מעקב על ידי שני גירויים אינטראקטיביים. שני קטעים של חמש דקות עבור שתי נקבות מוצגים.

<ol>
	<li>Fisher, H. S., Mascuch, S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multivariate+male+traits+misalign+with+multivariate+female+preferences+in+the+swordtail+fish,+Xiphophorus+birchmanni.">Multivariate male traits misalign with multivariate female preferences in the swordtail fish, Xiphophorus birchmanni.</a> Anim. Behav. 78, 265-269 (2009).</li><li>Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hungry+females+show+stronger+mating+preferences.">Hungry females show stronger mating preferences.</a> Behavioral Ecology. 17, 979-981 (2006).</li><li>Fisher, H. S., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Male+swordtails+court+with+an+audience+in+mind.">Male swordtails court with an audience in mind.</a> Biology Letters. 3, 5-7 (2007).</li><li>Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Female+disdain+for+swords+in+a+swordtail+fish.">Female disdain for swords in a swordtail fish.</a> American Naturalist. 167, 136-140 (2006).</li><li>Fisher, H. S., Wong, B. B. M., Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alteration+of+the+chemical+environment+disrupts+communication+in+a+freshwater+fish.">Alteration of the chemical environment disrupts communication in a freshwater fish.</a> Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 273, 1187-1193 (2006).</li><li>Rosenthal, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+considerations+and+techniques+for+constructing+video+stimuli.">Design considerations and techniques for constructing video stimuli.</a> Acta Ethol. 3, 49-54 (2000).</li><li>Turnell, E. R., Mann, K. D., Rosenthal, G. G., Gerlach, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mate+choice+in+zebrafish+(Danio+rerio)+analyzed+with+video-stimulus+techniques.">Mate choice in zebrafish (Danio rerio) analyzed with video-stimulus techniques.</a> Biol. Bull. 205, 225-226 (2003).</li><li>Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assortative+preferences+for+stripes+in+danios.">Assortative preferences for stripes in danios.</a> Animal Behaviour. 70, 1063-1066 (2005).</li><li>Reynolds, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flocks,+herds+and+schools:+A+distributed+behavioral+model.">Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model.</a> , 256 (1985).</li><li>Reynolds, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steering+Behaviors+For+Autonomous+Characters.">Steering Behaviors For Autonomous Characters.</a> , (1999).</li><li>Hoare, D. J., Couzin, I. D., Godin, J. -. G. J., Krause, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context-dependent+group+size+choice+in+fish.">Context-dependent group size choice in fish.</a> Animal Behaviour. 65, 663-669 (2004).</li><li>Hoare, D. J. &. a. m. p. ;. a. m. p., Krause, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+organisation,+shoal+structure+and+information+transfer.">Social organisation, shoal structure and information transfer.</a> Fish and Fisheries. 4, 269-279 (2003).</li></ol>

ההפקה של המאמר וידאו זה היה בחסות מחקר Biobserve.

שיטות הקודם עבור השמעת וידאו אינטראקטיבי בהתנהגות בעלי חיים יש לסמוך על מפעיל אנושי כדי לספק תשובות רמזים התנהגותיים של נושאים. עם IVP, יצרנו תוכנית להחיל כללים מבוססי אינטראקטיביות בתגובה בזמן אמת, נתונים אוטומטיים על התנהגות הנושא. אנו מתאר בקצרה את הצעדים הכרוכים ביצירת התוכנית הבאה. הצעד הראשון היה ליצור עותקים דיגיטליים של זכר X. birchmanni ו X. malinche. לקחנו גישה דומה מחקרים קודמים 6. יצרנו meshes 3D כי הם על פי הדגם של טקסטורות המבוסס על תצלומים של X. אמיתי birchmanni ו X. malinche. כדי ללכוד את טקסטורות ריאליסטיות של הדג האמיתי, תצלומים אותה משמש מודל הצורות הדגים ששימשו טקסטורות לדגים. מפה מישוריים להחיל UV קואורדינטות שלהם מיושר את המפה UV עם מרקם תצלום. שנית, רשת דגים דיגיטלי צריך לעוות כמו דג אמיתי. כדי להשיג זאת, שלד הווירטואלי נוצרה עבור הגוף סנפיר &quot;עור&quot; על הרשת. תהליך הפשטה מאפשרת רשת להיות מעוות כאשר המפרקים הם מסובבים. שנית, הוספנו תנועה לדגים דיגיטלית. שש תנועות המפתח דג swordtail זכר גורם היו אנימציה. שלוש התנועות שימשו כדי לייצג את מהירויות שונות בו דג שוחה. שלושת האחרים היו תנועות הדגים שנותרו עדיין, מפנה, או מציג חיזור לרוחב. מאז הזכרים יכולים להגדיל או להקטין את סנפיר הגב שלהם בהתאם אם מקלטי זכר או נקבה נוכחים 3, אנו decoupled התנועה של סנפיר הגב מזו של להציג את החיזור לרוחב. סנפיר הגב היה מתוח עד כדי כך שזה יכול להיות העלה או מונמך בכל נקודה במהלך המחזור. סך של 24 מחזורים האנימציה היו בשימוש. כל מחזור התחיל והסתיים הדגים באותה תנוחה כך מחזורי אנימציה יכול בקלות מתמזגים. כל 24 מחזורים אנימציה שנוצרו על ידי rotoscoping 7,8 התנועה הרצוי מתוך וידאו תקורה של חיה, החיזור הזכר X. birchmanni. שלישית, עלינו לאפשר אינטראקטיביות. השתמשנו במערכת Viewer Biobserve לעקוב בזמן אמת את מיקום החרטום, גוף וזנב של swordtail הנשי ולהעביר את המידע בזמן אמת לתוכנית IVP. הדבר נעשה בנפרד עבור כל זכר מחזר על כל צג. אנימציה זכר בעקבות עמדת הדגים של הנושא. אנו הדגם הבא באמצעות ריינולדס הגיע התנהגות היגוי 9,10, אשר אפשרה הזכר לעקוב הנשי להאט כפי גישות הנשי. כדי לחשב את המיקום של הדג swordtail זכר בכל צעד זמן, המערכת סופקה עם המיקום הנוכחי של הנקבה, אשר אפשרה התוכנית כדי לחשב את הכוחות המניעים את הזכר. ראשית, וקטור היעד-לקזז היה מחושב על ידי הפחתת העמדה של הדג זכר מעמדה של דגים ממין נקבה. המרחק בין שני הדגים זכר לדגים הנקבה נקבע על ידי לקיחת גודל של וקטור, לקזז את היעד. שלישית, המהירות הרצויה של הדג זכר נקבע על ידי חלוקת המרחק לפי ערך האטה מתמדת. זה איפשר את הדג זכר להאט ככל שהתקרבה הדגים נקבה. לאחרונה, האצה הרצוי היה מחושב על ידי הפחתת המהירות הנוכחית של הזכר מן המהירות הרצויה. מאז אנימציות מוצגים כפי מסגרות נפרדות של וידאו בתדירות של 60 הרץ, החישובים נעשו עבור כל שלב בזמן בדיד, במרווחים של 0.016 שניות. מקסימום מהירות נקבע לפי שווי של 10 ס&quot;מ / s עבור ניסויים אלו. אם גודל המהירות החדש היה גדול יותר מאשר מהירות מקסימלית, מהירות נקבע למקסימום. סימולציה זו בפרט, דגים זכרים אינטראקטיבי העלה סנפיר הגב שלה 50% מהזמן, ורק במהלך אינטראקציות החיזור. התנהגות החיזור לרוחב להציג הופעלה בכל פעם את הגירוי הגברי היה בתוך 0.25 אורכי הגוף של הדג swordtail הנשי ברובד Z. הופתענו כי אינטראקטיביות ביטל את ההעדפה הנשית עבור conspecifics, חרף העובדה כי לא אינטראקטיבי אנימציות שהושרו העדפה חזקה בהתחשב בכך הנקבות בילה את רוב הזמן בקשר עם גירויים אינטראקטיביים. אפשרות אחת היא עוקבת מקרוב אחר הנקבה עשויה לעקוף רמזים חזותיים המשמשים להערכת זכרים, כגון החרב סנפיר הגב. לחלופין, נקבות עשוי להיות פחות סיכוי לאבד עניין הזכר מחזר אחרי, ולכן פחות סביר מדגם יחידים (איור 5). עם זאת, התוצאות שלנו מראות כי עקרון הפעולה של טכנולוגיית וידאו המשחק כלומר, תוכנה מונחה, כללים מבוססי סוכנים להגיב קלט משתמש יכול להיות מיושם בהצלחה השמעה אינטראקטיבית במחקרים שלהתנהגות בעלי חיים. סוג זה של הפעלת כללים מבוססי אינטראקטיבי צריך להיות שימושי עבור מחקרים של התנועה shoaling והקולקטיבית 11,12. בפרט, היכולת לתפעל את הכללים מופת וירטואלי שימושים shoaling צריך לתת לנו תובנה התהליכים חיות להשתמש כדי לקבל החלטות shoaling.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Maya 8.0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>C# program using Microsoft&#x2019;s XNA Game Studio 2.0</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>BIOBSERVE Viewer 2</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dell 15&#x201D; CRT monitor (2)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>20 X 20 X 80 cm Plexiglas testing aquarium</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dell Latitude computer (animation server)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

automated interactive video playback for studies of animal communication

צפייה בווידאו היא טכניקה בשימוש נרחב למניפולציה את המצגת מבוקרת של אותות חזותיים תקשורת בעלי חיים. בפרט, פרמטר מבוססי המחשב אנימציה מציעה את ההזדמנות כדי לתפעל באופן עצמאי כל מספר של מאפיינים התנהגותיים, מורפולוגיים, או ספקטרלי בהקשר של דימויים ריאליסטיים מרגש של חיות על המסך. המגבלה העיקרית של השמעה רגילה, לעומת זאת, היא הגירוי החזותי חסר את היכולת לתקשר עם בעלי החיים לחיות. שאילת מהטכנולוגיה וידאו המשחק, יצרנו מערכת אוטומטית, אינטראקטיבית עבור השמעת וידאו השולט אנימציות בתגובה בזמן אמת אותות ממערכת מעקב וידאו. הפגנו בשיטה זו על ידי ביצוע ניסויים בחירה בן זוג על דגים swordtail הנשי, Xiphophorus birchmanni. נקבות ניתנה בחירה סימולטני בין הזכר מחזר אחרי conspecific ואת זכר חיזור heterospecific (X. malinche) בצדדים מנוגדים של אקווריום. גירוי הזכר וירטואלי היה מתוכנת כדי לעקוב אחר המיקום האופקי של נשים, כמו גברים מחזרים לעשות בטבע. מטה בחירה ניסויים על ניצוד X. הנקבות birchmanni שימשו כדי לאמת את יכולתו של אב הטיפוס ביעילות ליצור גירוי חזותי ריאליסטי.

Watch this Scientific Journal Video about Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication at JoVE.com

Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

וידאו השמעה היא טכניקה בשימוש נרחב התנהגות בעלי חיים. יצרנו תוכנית והערכה כי חל מבוססת כללים, השמעה אינטראקטיבית של 3-D אנימציות מחשב בתגובה בזמן אמת, נתונים אוטומטיים על התנהגות הנושא.

ניגון אוטומטי של וידאו אינטראקטיבי ללימודי תקשורת של בעלי חיים

Video playback is a widely-used technique for the controlled manipulation and presentation of visual signals in animal communication. In particular, ...

automated-interactive-video-playback-for-studies-animal

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.2K Views.  Texas A&M University (TAMU). וידאו השמעה היא טכניקה בשימוש נרחב התנהגות בעלי חיים. יצרנו תוכנית והערכה כי חל מבוססת כללים, השמעה אינטראקטיבית של 3-D אנימציות מחשב בתגובה בזמן אמת, נתונים אוטומטיים על התנהגות הנושא.

Video: Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

Organotypic Cerebellar Cultures: Apoptotic Challenges and Detection

Organotypic cultures of neuronal tissue were first introduced by Hogue in 1947 1,2 and have constituted a major breakthrough in the field of neuroscience. Since then, the technique was developed further and currently there are many different ways to prepare organotypic cultures. The method presented here was adapted from the one described by Stoppini et al. for the preparation of the slices and from Gogolla et al. for the staining procedure 3,4.
A unique feature of this technique is that it allows you to study different parts of the brain such as hippocampus or cerebellum in their original structure, providing a big advantage over dissociated cultures in which all the cellular organization and neuronal networks are disrupted. In the case of the cerebellum it is even more advantageous because it allows the study of Purkinje cells, extremely difficult to obtain as dissociated primary culture. This method can be used to study certain developmental features of the cerebellum in vitro, as well as for electrophysiological and pharmacological experiments in both wild type and mutant mice.
The method described here was designed to study the effect of apoptotic stimuli such as Fas ligand in the developing cerebellum, using TUNEL staining to measure apoptotic cell death. If TUNEL staining is combined with cell type specific markers, such as Calbindin for Purkinje cells, it is possible to evaluate cell death in a cell population specific manner. The Calbindin staining also serves the purpose of evaluating the quality of the cerebellar cultures.

This method describes the generation of organotypic cerebellar cultures and the effect of certain apoptotic stimuli on the viability of different cerebellar cell types.

תרבויות cerebellar Organotypic: אתגרים אפופטוטיים וזיהוי

Organotypic cultures of neuronal tissue were first introduced by Hogue in 1947 1,2 and have constituted a major breakthrough in the field of neuroscience. ...

Flash Photolysis of Caged Compounds in the Cilia of Olfactory Sensory  Neurons

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds1. Caged compounds are molecules made physiologically inactive by a chemical cage that can be broken by a flash of ultraviolet light. Here, we show how to obtain patch-clamp recordings combined with photolysis of caged compounds for the study of olfactory transduction in dissociated mouse olfactory sensory neurons. The process of olfactory transduction (Figure 1) takes place in the cilia of olfactory sensory neurons, where odorant binding to receptors leads to the increase of cAMP that opens cyclic nucleotide-gated (CNG) channels2. Ca entry through CNG channels activates Ca-activated Cl channels. We show how to dissociate neurons from the mouse olfactory epithelium3 and how to activate CNG channels or Ca-activated Cl channels by photolysis of caged cAMP4 or caged Ca5. We use a flash lamp6,7 to apply ultraviolet flashes to the ciliary region to uncage cAMP or Ca while patch-clamp recordings are taken to measure the current in the whole-cell voltage-clamp configuration8-11.

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds. Here, we show how to obtain patch-clamp recordings combined with photolysis of caged cAMP or caged Ca for the study of olfactory transduction in dissociated mouse olfactory sensory neurons.

פלאש Photolysis של תרכובות כלואה צילה של עצב סנסורי חוש הריח

Photolysis of caged compounds allows the production of rapid and localized increases in the concentration of various physiologically active compounds1. ...

Rodent Stereotaxic Surgery and Animal Welfare Outcome Improvements for Behavioral Neuroscience

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to investigate the effects of locally manipulated neurotransmitter and signaling pathways in awake, behaving animals. Moreover, the stereotaxic implantation of electrodes for electrophysiological stimulation and recording studies has been instrumental to our current understanding of neuroplasticity and brain networks in behaving animals. Ever-increasing knowledge about optimizing surgical techniques in rodents1-4, public awareness concerning animal welfare issues and stringent legislation (e.g., the 2010 European Union Directive on the use of laboratory animals5) prompted us to refine these surgical procedures, particularly with respect to implementing new procedures for oxygen supplementation and the continuous monitoring of blood oxygenation and heart rate levels during the surgery as well as introducing a standardized protocol for post-surgical care. Our observations indicate that these modifications resulted in an increased survival rate and an improvement in the general condition of the animals after surgery (e.g. less weight loss and a more active animal). This video presentation will show the general procedures involved in this type of stereotaxic surgery with special attention to our several modifications. We will illustrate these surgical procedures in rats, but it is also possible to perform this type of surgery in mice or other small laboratory animals by using special adaptors for the stereotaxic apparatus6.

Stereotaxic surgery on rodents allows for targeted administration of drugs or electrical stimulation and recordings in awake, behaving animals. In this video presentation we will demonstrate recent procedural refinements to this long-standing procedure that successfully improved survival rate and reduced post-surgical weight loss.

מכרסמים כירורגיה Stereotaxic ועל צער בעלי חיים שיפורים תוצאה של ההתנהגות Neuroscience

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to ...

Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents

The goal of fixation is to rapidly and uniformly preserve tissue in a life-like state. While placing tissue directly in fixative works well for small pieces of tissue, larger specimens like the intact brain pose a problem for immersion fixation because the fixative does not reach all regions of the tissue at the same rate 5,7. Often, changes in response to hypoxia begin before the tissue can be preserved 12. The advantage of directly perfusing fixative through the circulatory system is that the chemical can quickly reach every corner of the organism using the natural vascular network. In order to utilize the circulatory system most effectively, care must be taken to match physiological pressures 3. It is important to note that physiological pressures are dependent on the species used. Techniques for perfusion fixation vary depending on the tissue to be fixed and how the tissue will be processed following fixation. In this video, we describe a low-cost, rapid, controlled and uniform fixation procedure using 4% paraformaldehyde perfused via the vascular system: through the heart of the rat to obtain the best possible preservation of the brain for immunohistochemistry. The main advantage of this technique (vs. gravity-fed systems) is that the circulatory system is utilized most effectively.

Here we describe a low-cost, rapid, controlled and uniform fixation procedure using 4% paraformaldehyde perfused via the vascular system: through the heart of the rat to obtain the best possible preservation of the brain.

בעלי חיים שלמה זלוף קיבוע של מכרסמים

The goal of fixation is to rapidly and uniformly preserve tissue in a life-like state. While placing tissue directly in fixative works well for small ...

Direct Visualization of the Murine Dorsal Cochlear Nucleus for Optogenetic Stimulation of the Auditory Pathway

Investigation into the use of virus-mediated gene transfer to arrest or reverse hearing loss has largely been relegated to the peripheral auditory system. Few studies have examined gene transfer to the central auditory system. The dorsal cochlear nucleus (DCN) of the brainstem, which contains second order neurons of the auditory pathway, is a potential site for gene transfer. In this protocol, a technique for direct and maximal exposure of the murine DCN via a posterior fossa approach is demonstrated. This approach allows for either acute or survival surgery. Following direct visualization of the DCN, a host of experiments are possible, including injection of opsins into the cochlear nucleus and subsequent stimulation by an optical fiber coupled to a blue light laser.&#160;Other neurophysiology experiments, such as electrical stimulation and neural injector tracings are also feasible.&#160;The level of visualization and the duration of stimulation achievable make this approach applicable to a wide range of experiments.

The goal of this protocol is to outline a surgical approach to provide direct access to the dorsal cochlear nucleus in a murine model.

הדמיה ישירה של Murine הגבי שבלול Nucleus לoptogenetic גירוי של הנתיב השמיעתי

Investigation into the use of virus-mediated gene transfer to arrest or reverse hearing loss has largely been relegated to the peripheral auditory system. ...

Assessment and Communication for People with Disorders of Consciousness

In this experiment, we demonstrate a suite of hybrid Brain-Computer Interface (BCI)-based paradigms that are designed for two applications: assessing the level of consciousness of people unable to provide motor response and, in a second stage, establishing a communication channel for these people that enables them to answer questions with either &#39;yes&#39; or &#39;no&#39;. The suite of paradigms is designed to test basic responses in the first step and to continue to more comprehensive tasks if the first tests are successful. The latter tasks require more cognitive functions, but they could provide communication, which is not possible with the basic tests. All assessment tests produce accuracy plots that show whether the algorithms were able to detect the patient&#39;s brain&#39;s response to the given tasks. If the accuracy level is beyond the significance level, we assume that the subject understood the task and was able to follow the sequence of commands presented via earphones to the subject. The tasks require users to concentrate on certain stimuli or to imagine moving either the left or right hand. All tasks are designed around the assumption that the user is unable to use the visual modality, and thus, all stimuli presented to the user (including instructions, cues, and feedback) are auditory or tactile.

With this experiment, one might be able to detect consciousness in people with disorders of consciousness. Furthermore, the approach can create a simple communication channel that enables people to give simple YES/NO answers to questions.

הערכה ותקשורת לאנשים עם הפרעות תודעה

In this experiment, we demonstrate a suite of hybrid Brain-Computer Interface (BCI)-based paradigms that are designed for two applications: assessing the ...

Ablation of a Neuronal Population Using a Two-photon Laser and Its Assessment Using Calcium Imaging and Behavioral Recording in Zebrafish Larvae

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ablation of neurons is an effective method for this purpose when neurons are selectively labeled with fluorescent probes. In the present study, protocols for laser ablating a subpopulation of neurons using a two-photon microscope and testing of its functional and behavioral consequences are described. In this study, prey capture behavior in zebrafish larvae is used as a study model. The pretecto-hypothalamic circuit is known to underlie this visually-driven prey catching behavior. Zebrafish pretectum were laser-ablated, and neuronal activity in the inferior lobe of the hypothalamus (ILH; the target of the pretectal projection) was examined. Prey capture behavior after pretectal ablation was also tested.

Here, we present a protocol to ablate a genetically labeled subpopulation of neurons by a two-photon laser from Zebrafish larvae.

אבלציה של אוכלוסיה עצביים באמצעות לייזר שני הפוטונים והערכה שלה באמצעות הדמיית סידן והקלטה התנהגותית הזחלים דג זברה

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ...

Exogenous Administration of Microsomes-associated Alpha-synuclein Aggregates to Primary Neurons As a Powerful Cell Model of Fibrils Formation

For years, the inability of replicating formation of insoluble alpha-synuclein (&#945;S) inclusions in cell cultures has been a great limitation in the study of &#945;S aggregation in Parkinson&#39;s Disease (PD). Recently, the development of new animal models through the exogenous inoculation of brain extracts from diseased &#945;S transgenic mice or PD patients has given new hopes to the possibility of creating more adequate cell models of &#945;S aggregation. Unfortunately, when it comes to cells in cultures, administration of raw brain extracts has not proven as successful as in mice and the source of choice of exogenous aggregates is still in vitro preformed &#945;S fibrils.
We have developed a method to induce the formation of intracellular &#945;S inclusions in primary neurons through the exogenous administration of native microsomes-associated &#945;S aggregates, a highly toxic &#945;S species isolated from diseased areas of transgenic mice. This fraction of &#945;S aggregates that is associated with the microsomes vesicles, is efficiently internalized and induces the formation of intracellular inclusions positive for aggregated and phosphorylated &#945;S. Compared to in vitro-preformed fibrils which are made from recombinant &#945;S, our method is faster and guarantees that the pathogenic seeding is made with authentic &#945;S aggregates extracted from diseased animal models of PD, mimicking more closely the type of inclusions obtained in vivo. As a result, availability of tissues rich in &#945;S inclusions is mandatory.
We believe that this method will provide a versatile cell-based model to study the microscopic aspects of &#945;S aggregation and the related cellular pathophysiology in vivo and will be a starting point for the creation of more accurate and sophisticated cell paradigm of PD.

The goal of this protocol is to provide a cell-based system that replicates the formation of alpha-synuclein aggregates in vivo. Intracellular alpha-synuclein inclusions are seeded in primary neurons by the internalization and propagation of exogenous administered native microsomes-associated alpha-synuclein aggregates isolated from diseased alpha-synuclein transgenic mice.

הממשל אקסוגני של אלפא-synuclein Microsomes-הקשורים אגרגטים כדי נוירונים העיקרי כמודל תא עוצמה היווצרות הסיבים

For years, the inability of replicating formation of insoluble alpha-synuclein (&#945;S) inclusions in cell cultures has been a great limitation in the ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging methods exist for examining the brain tissue of live newborn mammals. Herein we summarize a protocol for imaging individual cortical neurons in living neonatal mice. This protocol includes the following two methodologies: (1) the Supernova system for sparse and bright labeling of cortical neurons in the developing brain, and (2) a surgical procedure for the fragile neonatal skull. This protocol allows the observation of temporal changes of individual cortical neurites during neonatal stages with a high signal-to-noise ratio. Labeled cell-specific gene silencing and knockout can also be achieved by combining the Supernova with RNA interference and CRISPR/Cas9 gene editing systems. This protocol can, thus, be used for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and changes in neuronal dynamics in disease models.

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

We present an in vivo two-photon imaging protocol for imaging the cerebral cortex of neonatal mice. This method is suitable for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, the molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and the changes in neuronal dynamics in disease models.

אין ויוו שני הפוטונים הדמיה של נוירונים בקליפת המוח בעכברים Neonatal

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

In Vitro Wedge Slice Preparation for Mimicking In Vivo Neuronal Circuit Connectivity

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively thin to properly visualize and access neurons for patch-clamping or imaging, and in vitro examination of brain circuitry is limited to only what is physically present in the acute slice. To maintain the benefits of in vitro slice experimentation while preserving a larger portion of presynaptic nuclei, we developed a novel slice preparation. This &#8220;wedge slice&#8221; was designed for patch-clamp electrophysiology recordings to characterize the diverse monaural, sound-driven inputs to medial olivocochlear (MOC) neurons in the brainstem. These neurons receive their primary afferent excitatory and inhibitory inputs from neurons activated by stimuli in the contralateral ear and corresponding cochlear nucleus (CN). An asymmetrical brain slice was designed which is thickest in the rostro-caudal domain at the lateral edge of one hemisphere and then thins towards the lateral edge of the opposite hemisphere. This slice contains, on the thick side, the auditory nerve root conveying information about auditory stimuli to the brain, the intrinsic CN circuitry, and both the disynaptic excitatory and trisynaptic inhibitory afferent pathways that converge on contralateral MOC neurons. Recording is performed from MOC neurons on the thin side of the slice, where they are visualized using DIC optics for typical patch-clamp experiments. Direct stimulation of the auditory nerve is performed as it enters the auditory brainstem, allowing for intrinsic CN circuit activity and synaptic plasticity to occur at synapses upstream of MOC neurons. With this technique, one can mimic in vivo circuit activation as closely as possible within the slice. This wedge slice preparation is applicable to other brain circuits where circuit analyses would benefit from preservation of upstream connectivity and long-range inputs, in combination with the technical advantages of in vitro slice physiology.

Integration of diverse synaptic inputs to neurons is best measured in a preparation that preserves all pre-synaptic nuclei for natural timing and circuit plasticity, but brain slices typically sever many connections. We developed a modified brain slice to mimic in vivo circuit activity while maintaining in vitro experimentation capability.

במבחנה טריז פרוסה הכנה עבור חיקוי בקישוריות מעגל עצבי Vivo

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively ...