斑马鱼群体行为中的运动决策的简单认知模型
摘要：斑马鱼个体与群体在移动时经常需要就未来的行进方向做出决策。在本研究中，我们探讨了斑马鱼（Danio rerio）在自然环境中如何以聚集的群体形式移动时做出决策的过程。利用最先进的虚拟现实技术，我们研究了真实鱼类是如何跟随一个或多个移动的虚拟同伴。我们利用这些数据来完善和测试一个社会反应模型，该模型包括明确的决策过程，鱼类可以决定跟随哪个虚拟同伴，或者跟随某个平均方向。这种方法与以前的模型不同，以前的模型是基于连续计算（例如方向平均）来确定运动方向的。在此基础上，我们提出了一个模型，描述鱼类在二维空间中自由游泳时的运动。受实验观察的启发，该模型中鱼类的游泳速度遵循一种冲刺和滑行的模式，冲刺频率取决于鱼类与所跟随同伴之间的距离。我们证明这个模型能够解释实验中观察到的真实鱼类在虚拟同伴后方的空间分布。特别是，该模型能够自然地解释游泳自由的鱼类在做出决策时出现的关键分岔现象，即选择跟随一个虚拟同伴，而不是作为一个平均群体跟随它们。该模型可以为建立一个自描述方向决策过程的鱼类聚集群体模型提供基础。
作者：Lital Oscar, Liang Li, Dan Gorbonos, Iain D. Couzin, and Nir S. Gov
论文ID：2302.03374
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2023-05-09