우리는이 기사를 후원과 많은 기술 지원 스테판 슈워츠와 Biobserve GmbH의의 기독교 Gutzen에게 빚을 졌네. 우리는 생선 치료와 함께 도움 올리비아 오초아, 기독교 카우프 만과 아기 크레스 감사, 우리는 물고기를 수집하는 허가 멕시코 연방 정부에 감사하고 있습니다. 우리는 글렌 비거스, 프레드릭 파크와 텍사스 A &amp; M.에 시각화 연구실에게 빚을 졌네 아테나 메이슨과 라이언 이스터링이 간행물 준비에 도움. 기금은 텍사스 A &amp; M 대학과 NSF IOS - 1045226에 의해 제공되었다.

1. 하드웨어 및 뷰어 시스템을 설정합니다. 이 시스템은 두 개의 모니터 둘러싸인 테스트 탱크로 구성되어 있습니다. BIOBSERVE 뷰어 시스템에 연결된 비디오 카메라가 실시간으로 피사체의 움직임을 기록합니다. 모션 데이터가 화면에서 움직이는 자극의 움직임을 결정하는 별도의 서버에 대화형 비디오 재생 (IVP) 프로그램에 전달됩니다. <ol><li> 일치하는 모니터 출력, 깨끗한 물로 채워진 80 리터 수족관의 반대편 끝에 두 개 CRT 모니터를. </li><li> 플레이스 카메라 오버헤드는 수족관의 전체보기를 캡처, 비디오 카드를 BIOBSERVE에 연결합니다. </li><li> 카메라에서 추적 정보를받을 수있는 뷰어 시스템을 구성합니다. </li><li> 지정된 네트워크 IP 주소를 통해 동물의 주둥이, 몸, 그리고 실시간으로 애니메이션 서버에 꼬리의 좌표를 보냅니다 뷰어 플러그인 활성화합니다. </li><li> 애니메이션 서버를 켭니다. </li></ol> 2. 보정. <ol><li> 애니메이션 서버에서 InteractiveDisplaySetup.txt를 엽니다. &quot;모니터 정보&quot;아래 픽셀 화면 너비와 스크린의 높이를 입력합니다. &quot;ProgramType &#39;에서&#39;교정 &#39;을 입력합니다. 파일에 변경 사항을 저장하십시오. </li><li> 프로그램을 시작합니다 IVP 프로그램 아이콘을 두 번 클릭합니다. </li><li> 로 단계 2.3에서 뷰어 시스템에 설치된 탱크 크기의 extents에 입력합니다. 이것은 뷰어 데이터와 IVP에서 대화형 출력 사이의 통신을 보장합니다. </li><li> 물고기 탱크의 종료는 모니터보다 작은 때문에, 소프트웨어는 사용자가의보기 영역 (뷰포트)를 이동하려면 키보드 (위치를위한 너비와 S, Z와 X 높이, 그리고 화살표 키) 사용할 수 있습니다 테스트 탱크의 끝을과 정렬을 자극. 애니메이션 서버에서 볼, 분홍 뷰포트 한 테스트 모니터 및 기타에 파란색 뷰포트 (그림 1)에 에코합니다. </li><li> 그것이 원하는 자극의 크기와 일치까지 모두 viewports에 남성 물고기의 표시를 확장하기 위해 키보드에서 Z와 X를 사용합니다. </li><li> 그들은 시험 수조의 가장자리에 정렬되도록 표시된 상자를 이동합니다. 사용자는 물고기의 중심에서 방향이나 거리에 상자를 이동 Q 또는 W 키를 사용합니다. </li><li> 프로그램에 의해 메시지가 표시되면 실험 정보를 입력합니다. 사용자는 미리 모델 (우리의 예제에서, 남성 Xiphophorus birchmanni, X. 말린치을 구애) 중에서 선택하는 옵션이 있습니다. 사용자는 또한 각 자극이 나타납니다되는 각 단계에서 각 생선 (비 대화형 또는 대화형), 측면 무대의 동작 및 각 자극의 원하는 크기 (표준 길이)를 지정합니다. </li><li> 사용자가 물고기 움직임이 수족관의 양쪽에있는 모델의 움직임이 정확하게 동일하게 나타날 것이라 고는 미러링, 즉되고 싶은 경우 다음 질문은 묻습니다. 물고기 애니메이션 모드에 모두 해당하면 이러한에만 사용됩니다. 마지막 질문은 지느러미 지느러미의 움직임을 우려. 사용자는 기본 지느러미를 선택할 수 있으며, 이것은 지느러미는 측면 구애 표시 중에 인상 만들 것입니다. 지느러미가 기본적으로 설정되어 있지 않으면 모델이 모니터에서 피사체의 거리에 따라 그 지느러미 지느러미를 제기하는 경우, 사용자가 결정할 수 있습니다. </li></ol> 메이트 - 선택 시험을위한 IVP를 3.Starting. <ol><li> 오픈 InteractiveDisplaySetup.txt 및 설정 &quot;ProgramType&quot;liveTesting 및 실험 데이터를 포함 동일한 파일 이름에 &#39;experimentName&#39;을 설정합니다. </li><li> 부드럽게 수족관에서 물고기를 주제 장소와 10 분 기다립니다. </li><li> 뷰어 2.0 및 IVP를 시작합니다. </li></ol> 4. 메이트 - 선택 재판. 전체 실험 순서가 아닌 대화형 비디오 자극에게 1-4 사용하여 이전 연구를 따릅니다. 여자는 테스트 수족관의 반대편 끝에 모니터에 두 개의 서로 다른 자극과 함께 제공됩니다. 여성 문제는 Biobserve 뷰어 시스템에 의해 실시간으로 추적할 수 있습니다. 응답 분석은 연결 시간, 여자 10 하나의 모니터의 cm 또는 다른 내에서 지출 시간의 금액입니다. 협회 시간이 자동으로 뷰어에 의해 계산됩니다. <ol><li> 비디오 자극은 두, 20 분 단계로 구성된 재판에서 과목으로 표시됩니다. 무대 네 5 분 세그먼트로 구성되어 있습니다 : <ol><li> 첫 번째 세그먼트는 두 모니터에 단색 화면을 표시하여 5 분 동안 시험 수조에 암컷을 acclimatizes. </li><li> 두 번째 세그먼트에서는 두 개의 서로 다른 비디오 자극은 여성, 왼쪽 모니터에 하나 5 분 동안 오른쪽에있는 다른 표시됩니다. </li><li> 즉시 비디오 자극의 표시에 따라 단색 화면이 다시 5 분 동안 두 모니터에 표시됩니다. </li><li> 네 번째와 마지막 세그먼트에서 두 번째 세그먼트의 자극을 제시하지만, 각각의 자극의 위치가 전환됩니다. 이것은 사이드 바이어스를위한 시간 - 여성 제어를 제공합니다. </li></ol></li><li> 초ond 단계 동시에 - 제출 자극의 다른 세트와 동일한 패턴을 반복합니다. </li><li> 추가 실험은 2 단계로 반환하고 체계적으로 프레 젠 테이션의 측면과 질서를 변화에 의해 운영됩니다. </li></ol> 5. 대표 결과. 우리는 구애 남성의 인터랙티브 및 비 - 대화형 애니메이션으로 여성 응답을 비교하여 대화형 재생의 효과를 평가했다. 비 대화형 자극은 이전 연구 1-4에서와 같이, 여성 행동의 독립적인 화면 구애의 자극을 수행했습니다. 대화형 자극이 화면에 걸쳐 여성의 수평 위치를 추적. 모의 생선이나 대상 물고기 중의 위치는 운영 체제는 중심과 주둥이를 연결하는 라인의 미드로 정의했다. X 방향은 수조의 길이를 말합니다, 그리고 Z 방향은 수조의 폭 (그림 2)를 말합니다 어디에, 다음과 같이 남성의 행동을 지킬 세 규칙이 있었다 : 규칙 1 : 모의 남성은 항상 Z 방향으로 그녀를 추적, 화면 전체 주제를 따릅니다. 규칙 2 : 그것은 측면 구애의 디스플레이를 수행할 때 가상 남자의 지느러미 지느러미에만 발생합니다. 규칙 3 : 모의 남성 swordtail 물고기는 그것이 여성에게 표시되는 총 시간의 50 %를위한 측면 구애의 디스플레이를 수행합니다. 측면 구애 디스플레이는 Z 방향으로 여성의 생선 중 하나 - 네번째 남자 몸 길이 이내되고있는 남성 생선에 의해 트리거됩니다. 측면 구애 디스플레이는 여성이 X 방향으로 모니터에 얼마나 가까이에 독​​립적입니다. 대화형 자극은 밀접하게 실시간으로 여성의 위치 (그림 3)을 추적. 4,5 대화형이 아닌 자극을 사용하여 이전 작업은 여성의 X를 보여주 birchmanni 강력하게 자신의 수종의 영상 신호를 선호. IVP 만든 대화형이 아닌 자극은 conspecific 메이트 환경 설정 (t = 1.923, N = 9, P는 = 0.046)을 도출에서 동일하게 효과적했다. 여성이 시뮬레이션 대화형 conspecific 및 heterospecific 남성에서 테스트했을 때 바로 전이나 후에 같은 시험에서, 그러나, 그들은 환경 설정 (그림 4)를 표시하지 못했습니다. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. 보정을위한 설정을 모니터링합니다. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. 탱크와 모니터 설정의 도식 볼 위치를 설명하는 데 사용 나타내는 축. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig3.jpg" alt="그림 3" /> 그림 3. 시간이 지남에 따라 애니메이션 견본 대표 여성 피사체의 수평 위치. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig4.jpg" alt="그림 4" /> 그림 4. 인터랙티브 및 비 - 대화형 conspecific 및 heterospecific 남성 자극과 여성 협회의 시간 (s). 각각의 플롯은 프로토 타입으로 위치 출력의 다섯 분 녹화에서 만들어집니다. 이러한 플롯에서는 시간이 0으로 5 분 거리에 수직 Y 방향으로 진행. <img src="/files/ftp_upload/2374/2374fig5.jpg" alt="그림 5" /> 그림 5. 2 대화형 자극에 의해 대표 협회 시간 데이터 및 추적. 이 암컷 두 다섯 분 구간이 표시됩니다.

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	<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>

이 비디오 문서의 생산은 Biobserve 연구에 의해 후원되었다.

동물의 행동에 인터랙티브 비디오 재생에 대한 이전 방법은 과목에서 행동 단서에 대한 답변을 제공하기 위해 인간의 운영에 의존합니다. IVP과 함께, 우리는 주제의 행동을 실시간으로 자동 데이터에 대한 응답으로 규칙 기반의 상호 작용을 적용하는 프로그램을 만들었습니다. 우리는 간단히 아래의 프로그램을 만드는 데 관련된 단계를 설명합니다. 첫 번째 단계는 X의 디지털 남성 증거물을 만드는 것이었다 birchmanni 및 X. 말린치. 우리는 이전의 연구 6 유사한 접근을했다. 우리가 진짜 X의 사진에 따라 텍스처를 모델로 아르 3D meshes을 만들 birchmanni 및 X. 말린치. 실제 물고기, 물고기의 모양을 모델로 사용되는 것과 동일한 사진의 현실적인 텍스처를 캡처하려면 그 동안 맛있는 생선은 텍스처로 사용되었습니다. 자신의 UV에 적용 평면지도 사진의 질감과 UV지도를 정렬 좌표. 둘째, 디지털 물고기 메쉬는 실제 물고기처럼 변형해야합니다. 이것을 달성하기 위해, 가상의 뼈대는 몸체와 지느러미를 위해 만들어진하여 메쉬에 &quot;피부&quot;. 관절이 회전하는 경우 skinning 과정은 메쉬가 변형 될 수 있습니다. 둘째, 우리는 디지털 물고기 움직임을 추가했습니다. 남성 swordtail의 물고기가 만드는 6 개 주요 움직임이 애니메이션되었습니다. 움직임 세는 물고기가 수영을 것이되는 여러 가지 속도를 나타내는 데 사용되었습니다. 다른 세 개의 움직임이 회전 또는 측면 구애의 디스플레이를 전시, 여전히 남아있는 물고기했다. 남성은 남성 또는 여성 수신기 3 존재 여부에 따라 그들의 지느러미 지느러미를 늘리거나 줄일 수 있기 때문에, 우리는 측면 구애 디스플레이의에서 지느러미 지느러미의 움직임을 decoupled. 그것이주기 동안 제기된이나 지점에서 낮아 수 있도록 지느러미 지느러미는 키되었습니다. 스물넷 애니메이션 사이클의 총 사용되었습니다. 각각의 사이클이 시작과 애니메이션주기 쉽게 함께 조화를 수 있도록 같은 자세에서 물고기와 함께 끝났다. 스물넷 애니메이션 사이클의 모든 남자 X를 구애, rotoscoping 7,8 라이브의 오버헤드 비디오에서 원하는 동작에 의해 만들어진 birchmanni. 셋째, 우리는 상호 작용을 활성화. 우리는 실시간으로 주둥이, 몸, 그리고 여성 swordtail의 꼬리의 위치를​​ 추적하고 IVP 프로그램에 실시간으로 정보를 전송 Biobserve 뷰어 시스템을 사용합니다. 이것은 각각의 모니터에 각각의 구애 남성 별도로 이루어졌다. 남성 애니메이션 주제 물고기의 위치를​​ 따라갔다. 우리는 레이놀즈가이 여성을 접근으로 남성은 여성에 따라 속도를 줄이다 수 스티어링 동작 9,10를 사용하여 다음과 같은 모델로 도착. 각 시간 단계에서 남성 swordtail 물고기의 위치를​​ 계산하려면, 시스템은 프로그램이 남자를 운전 세력을 계산할 수있게 여성의 현재 위치와 함께 제공했다. 첫째, 대상 - 오프셋 벡터는 여성 물고기의 위치에서 남성 물고기의 위치를​​ 빼서 계산했다. 남성 생선에서 여성 물고기 두 번째 거리는 대상 - 오프셋 벡터의 크기를 복용에 의해 결정되었다. 셋째, 남성 물고기의 원하는 속도는 일정한 감속 값으로 거리를 나눔으로써 결정되었다. 이것은 여성의 물고기를 접근으로 남성 물고기가 느리게 수있었습니다. 마지막으로, 원하는 가속이 원하는 속도에서 남성의 현재 속도를 빼서 계산했다. 애니메이션은 60 Hz에서에서 비디오의 개별 프레임으로 표시되기 때문에, 계산은 0.016 초 간격으로 각각의 이산 시간 단계되었다. 최대 속도는 이러한 실험 10cm / s의 값으로 설정되었습니다. 새로운 속도의 크기가 최대 속도보다 큰 경우, 속도는 최대로 설정했습니다. 이 특정 시뮬레이션 들어, 대화형 남성 물고기는 지느러미 지느러미에게 시간의 50 %를 제기하고, 오직 구애 상호 작용하는 동안. 남성 자극이 Z의 차원에서 여성 swordtail 물고기의 0.25 몸 길이 내에 있을때 측면 구애 디스플레이 동작이 트리거되었습니다. 우리는 비 대화형 애니메이션이 강한 환경 설정을 elicited과 여성이 상호 작용 자극하에 시간의 대부분을 보낸 것을 주어진 사실에도 불구하고, 상호 작용이 conspecifics에 대한 여성 환경 설정을 폐지되는 놀랐다. 하나의 가능성은 밀접하게 여성을 따라하는 등 검과 지느러미 지느러미로 남성을 평가하는 데 사용되는 영상 신호를 무시 수있다는 것입니다. 또한, 암컷은 구애 남성에 대한 관심을 잃고 적은 가능성이있을 수 있으며, 따라서 적은 가능성이 두 개인 (그림 5) 샘플 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 우리의 결과 즉 비디오 게임 기술의 작동 원리는, 소프트웨어 기반한다는 것을 보여주기, 사용자 입력에 응답 규칙 기반 에이전트가 성공적으로 연구에 대화형 재생에 적용할 수있는동물 행동. 규칙 기반의 대화형 재생이 유형의 shoaling 및 단체 운동 11,12 연구를 위해 유용합니다. 특히, 가상의 모범이 shoaling 위해 사용하는 규칙을 조작하는 능력은 동물 shoaling 결정을하는 데 사용하는 프로세스에 우리에게 통찰력을 제공한다.

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		<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

비디오 재생 동물 커뮤니케이 션에 영상 신호의 제어 조작 및 프레 젠 테이션을 위해 널리 사용되는 기술입니다. 특히, 매개 변수 기반 컴퓨터 애니메이션은 독립적으로 화면에 동물의 현실, 영상의 맥락에서 행동, 형태학의, 또는 분광 특성의 숫자를 조작할 수있는 기회를 제공합니다. 종래의 재생의 가장 큰 제한은 그러나, 시각 자극이 살고 동물과 상호 작용할 수있는 능력이 부족이다. 비디오 게임 기술의 대출, 우리는 비디오 추적 시스템에서 실시간 신호에 대한 응답으로 애니메이션을 제어 비디오 재생을위한 자동화, 쌍방향 시스템을 만들었습니다. 우리는 여성 swordtail 물고기, Xiphophorus birchmanni에 메이트 - 선택의 실험을 실시하여이 방법을 보여주었다. 여자는 수족관의 반대편에 conspecific 구애 남성과 heterospecific 구애 남성 (X. 말린치) 사이 동시에 선택할 수 있었다. 구애 수컷 야생에서처럼 가상 남성 자극은 여성의 수평 위치를 추적하는 프로그램되었다. 야생 잡은 X의 메이트 - 선택 재판 birchmanni의 여성은 효과적으로 현실적인 시각 자극을 생성하는 프로토 타입의 능력을 확인하는 데 사용되었습니다.

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Automated Interactive Video Playback for Studies of Animal Communication

동영상 재생 동물의 행동에서 널리 사용되는 기법입니다. 우리는 만들어 주제 행동에 실시간 자동 데이터에 대한 응답으로 3 - D 컴퓨터 애니메이션의 규칙 기반의 대화형 재생을 적용하는 프로그램을 평가했다.

동물 커뮤니케이션 연구를위한 자동화된 대화형 비디오 재생

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 조회수.  Texas A&M University (TAMU). 동영상 재생 동물의 행동에서 널리 사용되는 기법입니다. 우리는 만들어 주제 행동에 실시간 자동 데이터에 대한 응답으로 3 - D 컴퓨터 애니메이션의 규칙 기반의 대화형 재생을 적용하는 프로그램을 평가했다.

비디오: 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.

Organotypic 소뇌 문화 : Apoptotic 도전과 감지

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. ...

연구

신경과학

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.

강한 감각 뉴런의 속눈썹에 갇힌 화합물의 플래시 광분해

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.

행동 신경 과학에 대한 설치류 Stereotaxic 수술과 동물 복지 성과 향상

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.

설치류에 대한 전체 동물 관류 고정

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.

청각 통로의 Optogenetic 자극에 대한 쥐의 등쪽 달팽이 핵의 직접 시각화

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.

의식 불명의 사람들을위한 평가와 의사 소통

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.

두 광자 레이저와 Zebrafish 애벌레의 칼슘 이미징 및 행동 녹화를 사용 하 여 평가 사용 하 여 신경 인구의 제거

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.

소 대형의 강력한 셀 모델로 기본 신경 하 Microsomes 관련 알파 synuclein 집계의 외 인 관리

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.

Vivo에서 신생아 쥐에 있는 대뇌 피 질의 뉴런의 두 광자 영상

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.

생체 내 신경 회로 연결성 모방을 위한 체외 쐐기 슬라이스 준비

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