تشخیص عصبی کنش های اجتماعی رفتار گریز جمعی را هدایت می کند

حیوانات در گروه ها اطلاعاتی را از شرکای اجتماعی به دست می آورند تا در رفتار سازگارانه شرکت کنند 1، 2، 3. انتقال اطلاعات اجتماعی در ماهیان 4، 5، 6، گله های پرندگان 7، 8 و گروه های انسانی 9، 10 مشاهده می شود، اما بازنمایی عصبی چنین اطلاعات اکتسابی اجتماعی به خوبی درک نشده است 3، 11، 12. در اینجا نشان می‌دهیم که در ماهی شیشه‌ای Danionella cerebrum 13، 14، 15، فرار دسته جمعی از خطر می‌تواند با ادراک بصری فرد از سایر حیوانات فراری واسطه شود.

برای درک اساس عصبی رفتار گریز منتقل شده از طریق اجتماعی، ما فعالیت عصبی را از ماهی شیشه‌ای بالغ در حال مشاهده اعمال همنوعان مجازی تصویر کردیم. نورون های بینایی در تکتوم بینایی مغز میانی 16، 17 و تالاموس 18 فعالیت خود را هنگام فرار همنوعان مجازی افزایش دادند. نورون‌های پاسخ‌دهنده فرار نیز به ناپدید شدن ناگهانی ماهی‌های مجازی پاسخ دادند، اما تحت تأثیر ناپدید شدن محرک‌هایی که با حرکت خطی غیربیولوژیکی حرکت می‌کردند، قرار نگرفتند.

از نظر رفتاری، ماهی‌ها از مدرسه‌های مجازی که فرار یا ناپدید شدند، عقب‌نشینی کردند، اما فقط ماهی‌هایی که با حرکت انفجاری و سر خوردن بیولوژیکی شنا می‌کردند. رمزگذاری عصبی این افست اجتماعی سریع به ماهی ها اجازه می دهد تا خطر را تنها از طریق اطلاعات اجتماعی استنتاج کنند، یک استراتژی بالقوه موثر برای حیواناتی که قادر به حرکت سریع هستند اما محدوده بینایی محدودی دارند 14، 19. این نتایج نشان می‌دهد که چگونه محاسبات عصبی افراد امکان اشتراک‌گذاری سریع اطلاعات را در گروه‌ها فراهم می‌کند.

زندگی گروهی مزایای گوناگونی را برای حیوانات فراهم می کند، از جمله محافظت در برابر خطر و شکار 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8. در گله‌های ماهی و گله‌های پرندگان، نزدیک شدن یک شکارچی یا سایر محرک‌های تهدیدکننده می‌تواند رفتارهای گریز و اجتناب جمعی را هدایت کند 5، 6، 20، 21، 22، 23، 24. افراد در این گروه‌ها اگر در پاسخ به تحرکات همسایگان آگاه از تهدید خود عمل کنند، نیازی به احساس مستقیم تهدید برای اجتناب از خطر ندارند، این مزیت از زندگی جمعی است که به آن «اثر چشم‌های متعدد» 25، 26 گفته می‌شود.

علیرغم شیوع حرکت جمعی و اجتناب از شکارچیان در طبیعت 1، 2، 3، 22، 27، اطلاعات کمی در مورد مکانیسم های عصبی که به افراد اجازه می دهد تا اطلاعات مربوطه و عملی را از شرکای خود به دست آورند، شناخته شده است 3،11،12. اساس عصبی شناخت اجتماعی در انواع گونه های بی مهرگان و مهره داران 15، 18، 28، 29، 30، 31 مشخص شده است، اما هنوز مشخص نیست که چگونه افراد اقدامات خاص شرکای اجتماعی خود را برای درگیر شدن در رفتار سازگارانه ای که به نفع فرد و گروه است، تشخیص می دهند.

ما این سوال را با مطالعه مغز و رفتار D. cerebrum، یک میکروماهی شیشه‌ای که با استفاده از ادراک بصری شرکای اجتماعی درگیر رفتار مدرسه‌ای جمعی است، می‌پردازیم. این سیستم مدل دسترسی تجربی به نشانه‌های حسی و مدارهای عصبی را فراهم می‌کند که در طول پاسخ‌های جمعی به تهدیدات، زیربنای انتقال اطلاعات اجتماعی هستند. Here we examine the perceptual and neural basis of collective escape behaviours in adult D.

مغز و شناسایی یک امضای عصبی از تشخیص کنش اجتماعی در مدارهای بصری مرکزی که رفتار گریز در ناظران را برای ایجاد اجتناب از تهدید جمعی درگیر می کند.

ما ابتدا رفتار فرار D. Cerebrum بالغ را در گروه‌های چهار نفری با اندازه‌گیری موقعیت‌ها و وضعیت‌های ماهی در پاسخ به یک شیء بصری که شبیه یک شکارچی در حال نزدیک شدن است، مشخص کردیم (داده‌های توسعه یافته شکل 1a,b و روش‌ها). محرک های بصری باعث فرار قوی و رفتارهای تدافعی در حیوانات آبزی و خشکی می شوند 36 . ما یک میدان مربعی به ابعاد 265 میلی‌متر در 265 میلی‌متر برای ارائه محرک‌های آشکار جهت‌دار به گروه‌های D. Cerebrum ساختیم، که در آن دو دیوار از چهار دیوار با یک صفحه ویدیویی که یک کف بافت و آسمان کم نور را نشان می‌دهد، پوشانده شده بود (شکل 1a).

محرک های پیشرو به صورت کره های تاریک در حال حرکت به سمت مرکز میدان از یکی از چهار جهت انتخابی تصادفی (3 تا 6 ثانیه در مدت زمان، تحویل هر 7 دقیقه؛ روش ها) ارائه شدند. این محرک ها یک رفتار فرار کوتاه مدت را برانگیختند (شکل 1b,c و داده های گسترده شکل 1c). ما بررسی کردیم که چگونه حضور شرکای اجتماعی ممکن است رفتار فرار را با مقایسه رفتار تک ماهی با ماهی در گروه‌های چهار نفره نشان دهد.

Single fish escaped by increasing their speed by 6.0 ± 4.6 mm s −1 in the 0.5 s after loom offset ( n = 18), whereas a randomly chosen fish in a group of 4 increased their speed by 17.3 ± 2.7 mm s −1 ( n = 20). در مقایسه با ماهی های تک، ماهی ها در گروه ها افزایش بیشتری در سرعت نشان دادند (شکل 1d,e و داده های توسعه یافته شکل 1d-f) و با فاصله بیشتری فرار کردند (شکل 1f و داده های توسعه یافته شکل 1g). ما این رفتارهای فرار را در گروه‌هایی با اندازه‌های مختلف مشاهده کردیم، اما نه در ماهی‌های منفرد (داده‌های توسعه‌یافته شکل 1h-m).

ماهی های فراری نیز به سرعت بزرگی چرخش آنها را افزایش داد، اما چرخش آنها از جهت بی طرفانه بود 37 (شکل 1g؛ داده های توسعه یافته شکل 1n,o). این نتایج نشان می‌دهد که D. Cerebrum به طور جمعی در پاسخ به محرک‌های ظاهری بصری فرار می‌کنند.

الف، الگوی رفتاری برای فرار مبتنی بر دید. بالا، دنباله ای از کره در حال ظهور در نمایشگرهای LCD. b، مثالی از مسیر حرکت ماهی در یک گروه 4 تایی ماهی در مدت 6 ثانیه. موقعیت یا هر ماهی با زمان از انتهای ماشین بافندگی رنگ می شود. به افزایش فاصله در موقعیت قبل از پایان محرک توجه کنید. مسیر مجازی فرافکنی محرک پیشرو با یک فلش چین مشخص شده است. ج، تغییر در سرعت در افست بافندگی. n = 20 جلسه از 4× گروه 4 ماهی. به پاسخ گریز نقطه‌ای در این سری زمانی طولانی‌تر توجه کنید. d، همان c، اما در 3 ثانیه دور بافندگی افست.

برای هر آزمایش از سرعت تک ماهی و میانگین سرعت چهار ماهی در یک گروه استفاده شد. n = 18 (ماهی انفرادی) و 20 (گروهی 4 ماهی) جلسه. e , تغییر سرعت در 0.5 ثانیه پس از افست بافندگی. n = 18 و 20 جلسه. Each dot is a single fish in each trial (chosen at random from groups of 4). f، مسافت طی 1 ثانیه پس از افست بافندگی. n = 18 و 20 جلسه. هر نقطه یک ماهی یا میانگین تمام ماهی ها در هر آزمایش است. g، زاویه چرخش میانه برای همه ماهیان در گروه های 4 تایی در انتهای ماشین بافندگی. n = 80 ماهی از 20 جلسه.

به افزایش زاویه چرخش زیاد قبل از پایان کار بافندگی توجه کنید. h، فاصله بین ماهیان در اطراف آفست بافندگی، با میانگین 5 ثانیه قبل از افست بافندگی نرمال شده است. فواصل در هم ریخته زمانی به رنگ خاکستری وجود دارد. n = 20 جلسه. i، میانگین فاصله بین ماهی در 0.5 ثانیه پس از افست بافندگی. n = 20 گروه. هر نقطه میانگین فاصله همه جفت ها در هر آزمایش است. همه داده ها از 6 تک ماهی (هر جلسه 2-4 جلسه) و 4 گروه 4 ماهی (هر جلسه 5 جلسه) بود و به صورت میانگین ± s.e.m نشان داده شده است. برای آمار کامل و حجم نمونه به جدول تکمیلی 1 مراجعه کنید. * P <0.05، ** P <0.01، *** P <0.001.

در حالی که برخی از حیوانات متراکم انقباضات یا امواج فرار جهت دار را در پاسخ به تهدیدات خارجی نشان می دهند 6، 20، 21، 22، 36، 38، ما مشاهده کردیم که گروه های D. Cerebrum پس از قرار گرفتن در معرض یک محرک در حال ظهور پراکنده شدند (شکل 1h). گروه های چهار نفره به سرعت میانگین فاصله بین حیوانات خود را به 12.9 ± 150.3 درصد از خط پایه خود افزایش دادند (شکل 1i و داده های توسعه یافته شکل 1p-r) و تقریبا 10 ثانیه پس از آن به گروه بازگشتند (داده های توسعه یافته شکل 1q). این ماهی ها همچنین در پاسخ به یک محرک ضربه مکانیکی، با تاخیر کوتاه 39 پراکنده شدند (داده های توسعه یافته شکل 2a-c و روش ها).

شبیه به فرار جمعی برانگیخته بصری، گروه‌های ماهی سریع‌تر از افراد برای ضربه زدن فرار کردند (داده‌های توسعه‌یافته شکل 2d–h)، میانگین فاصله بین حیوانات خود را به 4.9 ± 118.9 درصد از خط پایه خود افزایش دادند (داده‌های توسعه یافته شکل 2i-l. (ص 2-1-2).

اگرچه گریز جمعی به محرک‌های بصری و مکانیکی یکسان نیستند (داده‌های توسعه‌یافته شکل 2q-s)، ما نتیجه می‌گیریم که گروه‌های D. Cerebrum رفتار فرار جمعی را با پراکندگی سریع از خود نشان می‌دهند. در پاسخ به هر یک از محرک‌ها، گروه‌ها فقط برای مدت کوتاهی پراکنده شدند (داده‌های توسعه‌یافته شکل‌های 1q و 2l) و بیش از یک آرایش تصادفی (شکل‌های داده‌های توسعه‌یافته 1r و 2m).

این پراکندگی گروهی شبیه بسط های فلش 38، 40، 41 است، نوعی استراتژی فرار جمعی که ممکن است تناسب اندام اعضای گروه را با جلوگیری از شکارچیان از تعقیب همه حیوانات در گروه به طور همزمان بهبود بخشد 40، 42، 43. با این حال، ما توجه داشته باشید که در طول فرار D. Cerebrum به طور فعال از یکدیگر اجتناب نمی کنند. بلکه به طور موقت از ساختار گروهی منسجم خود خارج می شوند.

مدرسه مغزی D. با استفاده از دید خود از شرکای اجتماعی 13، 15، 32، و بنابراین ما فرض کردیم که افراد رفتارهای فرار خود را با به دست آوردن اطلاعات از همنوعان با استفاده از بینایی اصلاح می کنند. ما این فرضیه را با کمی کردن و دستکاری بینایی در طول رفتار فرار آزمایش کردیم. ما ابتدا فرار حسی مکانیکی گروه ها را در نور و تاریکی آزمایش کردیم. از دست دادن نشانه‌های بصری بر رفتار فرار سریع تک ماهی یا گروه‌ها، با تغییرات قابل مقایسه در سرعت تأخیر کوتاه و مسافت سفر تأثیری نداشت (داده‌های توسعه یافته شکل 3a-j).

با این حال، گروه‌ها برای پراکندگی مؤثر به دید نیاز داشتند. تاریکی پراکندگی ناشی از ضربه را کاهش داد و از اصلاح گروه جلوگیری کرد (داده های توسعه یافته شکل 3k-n). بنابراین، دید شرکای اجتماعی پراکندگی جمعی را در پاسخ به یک شوک مکانیکی تسهیل می‌کند، مطابق با یافته‌های قبلی در مورد اهمیت دید در فرار دسته جمعی دیگر گونه‌های ماهی 5، 6، 26.

اگرچه محرک تهدید مکانیکی به طور همزمان به همه اعضای گروه تحویل داده می شود، محرک بافندگی بصری به طور ناهمزمان توسط ماهی های جداگانه درک می شود، بسته به نزدیکی هر ماهی به شی بصری نزدیک. اندازه کره در حال ظهور در میدان دید هر فرد به موقعیت آنها در عرصه نسبت به رویکرد آن بستگی دارد (شکل 2a و داده های گسترده شکل 4a). ما سرعت شنا را پس از عبور ماشین بافندگی از آستانه‌های زاویه‌ای مختلف در میدان دید برای هر ماهی، از 1 تا 30 درجه اندازه‌گیری کردیم (روش‌ها).

ما مشاهده کردیم که سرعت بلافاصله با عبور از آستانه 7 درجه افزایش می یابد، در حالی که زوایای کوچکتر رفتار فرار تاخیری را برمی انگیزند (شکل 2b،c و داده های توسعه یافته شکل 4b). زمان از عبور از آستانه زاویه ای تا افزایش سرعت در آزمایش هایی با آستانه اندازه زاویه ای 7 درجه یا بالاتر تفاوت قابل توجهی ندارد (شکل 2c). این زاویه بحرانی برای فرار برانگیخته بافندگی شبیه به آنهایی است که برای گورخرماهی بالغ گزارش شده است 44 اما کوچکتر از آنهایی است که برای گورخرماهی لارو گزارش شده است 45 . ما همچنین تغییری به سمت افزایش دامنه چرخش در این زوایای بصری بزرگتر مشاهده کردیم (شکل 2d).

الف , شماتیک ردیابی زاویه چشم محرک در حال ظهور برای چندین ماهی. توجه داشته باشید که همان محرک بافندگی اندازه زاویه ای نابرابر در میدان بینایی را برای هر ماهی اشغال می کند. طراحی اقتباس شده با اجازه از مرجع. 12، الزویر. ب , تغییر سرعت بعد از ماهی به آستانه های بافندگی تعریف شده (خط خاکستری) مراجعه کنید. بیش از 62 جلسه، n = 376 تا 58 ماهی برای آستانه از 1 درجه تا 30 درجه. c، زمان افزایش سرعت 10 میلی‌متر بر ثانیه پس از خط خاکستری در b. بیش از 62 جلسه، n = 372 تا 58 ماهی برای آستانه از 1 درجه تا 30 درجه.

نمودار جعبه صدک های 25، 50 و 75 را با سبیل هایی که تا 1.5× محدوده بین چارکی یا مقادیر حداقل و حداکثر گسترش می یابند، نمایش می دهد. d، تابع چگالی احتمال (PDF) زاویه چرخش در 250 میلی‌ثانیه که طی آن ماهی آستانه‌های بافندگی تعریف‌شده را می‌بیند. Inset فایل های PDF را بین 0 تا 30 درجه نشان می دهد. بیش از 62 جلسه، n = 372 تا 58 ماهی برای آستانه از 1 درجه تا 30 درجه. e , بالا، تابع چگالی تجمعی زمان تا 7 درجه بافندگی برای هر ماهی. زمان در P = 0.5 برای طبقه بندی ماهیان به عنوان زود یا دیر مطلع شده استفاده می شود.

توجه داشته باشید که منحنی به 0.88 ختم می شود، زیرا ماهی هایی که هرگز بافندگی 7 درجه را نمی بینند به عنوان ناآگاه طبقه بندی می شوند. n = 376 ماهی در 62 جلسه. پایین، طبقه‌بندی گروه‌های زودرس یا دیررس، بر اساس ترکیب ماهیان منفرد در گروه (افراد زودرس، دیررس و ناآگاه به ترتیب به صورت نقاط بنفش، صورتی و خاکستری نشان داده می‌شوند). f , g , سرعت در نیمه پایانی (f ) و در 20% (g ) آخر محرک بافندگی در 25% ماهیانی که زودترین و آخرین اطلاعات را داشتند. هر نقطه در g نشان دهنده یک ماهی از یک آزمایش واحد است. n = 94 (اوایل 25٪) و 51 (آخرین 25٪) ماهی در 54 جلسه.

h – o، سرعت در نیمه پایانی (h، j، l، n) و در 20% آخر (i، k، m، o) محرک بافندگی. هر نقطه یک ماهی از یک آزمایش واحد است. h , i , ماهی های زودهنگام در گروه های زود یا دیر آگاه. n = 153 (به زودی مطلع شده) و 35 (دیگر اطلاع) ماهی در 49 جلسه. j , k , ماهی های دیرآگاه در گروه های زود یا دیرآگاه. n = 49 (زود) و 139 (تأخر) ماهی در 49 جلسه. l , m , ماهی های بی اطلاع در گروه های زود یا دیر مطلع. n = 10 (زود) و 33 (دیر) ماهی در 23 جلسه. n، o، ماهی دیرآگاه با 0، 1-2 یا ≥3 همسایه زود آگاه.

هر نقطه در o میانگین تمام ماهی‌هایی است که دیر مطلع شده‌اند در آزمایش. n = 13 (0 ماهی زودرس)، 17 (1-2 ماهی زودرس) و 19 (3+ ماهی زودرس) جلسه. همه داده‌ها از 13 گروه (4 تا 8 ماهی در هر گروه، 4 تا 5 جلسه هر گروه)، و به صورت میانگین ± s.e.m نشان داده شده‌اند. برای آمار کامل و حجم نمونه به جدول تکمیلی 1 مراجعه کنید. * P <0.05، *** P <0.001.

در گروه‌های چهارتایی یا بیشتر D. Cerebrum، توزیع زاویه‌ای و زمانی زوایای بافندگی افراد را در طول مدت زمان محرک بافندگی بررسی کردیم (داده‌های توسعه یافته شکل 4c-f). ما احتمال تجمعی محرک بافندگی را محاسبه کردیم که به زاویه بحرانی 7 درجه در بین ماهیان منفرد برسد و یک الگوی زمانی مشابه را مشاهده کردیم (توسعه داده‌ها شکل 4g,h)، زمانی که نیمی از ماهی‌ها بافندگی را در زاویه بحرانی یا بزرگ‌تر می‌بینند، یک زمان قطع (80.5٪ از طریق بافندگی) را برای همه آزمایش‌ها به دست آوردیم (شکل 2).

سپس ماهی‌های منفرد را به‌عنوان «آگاهی زودهنگام» یا «دیرآگاه» طبقه‌بندی کردیم، بسته به اینکه زمان آن فرد تا زاویه بافندگی بحرانی، به ترتیب قبل یا بعد از زمان قطع بوده است (شکل 2e و داده‌های توسعه یافته شکل 4i). در طول دوره‌های محرک، ماهی‌های زودهنگام سرعت خود را سریع‌تر از ماهی‌های دیرآگاه با نزدیک شدن به محرک‌های نزدیک افزایش دادند (شکل 2f,g).

برای تعیین اینکه آیا افراد از داشتن شرکای اجتماعی با اطلاعات اولیه سود می‌برند، گروه‌ها را به‌عنوان غالبا «زود» یا عمدتا «دیر» دسته‌بندی کردیم (شکل 2e و روش‌ها). ماهیان زودهنگام 72.1٪ (153 از 212 ماهی) از افراد در گروه های اولیه و 16.9٪ (35 از 207 ماهی) از کسانی که در گروه های اواخر تشکیل شده است. ما دریافتیم که افراد آگاه اولیه بدون توجه به وضعیت گروهشان با سرعت های مشابهی حرکت می کردند (شکل 2h,i)، که نشان می دهد مشاهده مستقیم آنها از محرک در حال ظهور باعث رفتار فرار آنها می شود.

در مقابل، افرادی که دیر مطلع شده بودند، سرعت خود را زودتر زمانی که عضو گروه های اولیه بودند، افزایش دادند، برخلاف افرادی که در گروه های متأخر بودند (شکل 2j,k و داده های گسترده شکل 4j). بعلاوه، ماهیانی که به عنوان "بی اطلاع" شناخته می شوند - آنهایی که هرگز به آستانه بافندگی 7 درجه نمی رسند - فقط در صورتی سرعت خود را افزایش می دهند که اعضای یک گروه آگاه اولیه باشند (شکل 2l,m ). علاوه بر این، سرعت ناظران دیرآگاه یا ناآگاه با تعداد بیشتری از ماهی‌های زودهنگام در گروه آنها افزایش می‌یابد (شکل 2n,o و داده‌های گسترده شکل 4k).

این نتایج نشان می‌دهد که افرادی که درک مستقیم محدودی از یک محرک تهدید در حال ظهور دارند، می‌توانند زمانی که شرکای اجتماعی آنها از تهدید مطلع می‌شوند، به موقع فرار کنند.

نتایج ما نشان می‌دهد که ماهی‌ها می‌توانند پس از دریافت اطلاعات غیرمستقیم در مورد تهدید ناشی از ادراک بصری رفتارهای فرار شرکای اجتماعی خود، فرار کنند. آزمایش این امر مستلزم شرایط آزمایشی است که در آن D. Cerebrum منفرد می تواند فرار همنوعان را مشاهده کند اما نمی تواند مستقیما یک تهدید را احساس کند. برای ارائه ماهی با شرکای اجتماعی قابل کنترل تجربی، ما یک محیط واقعیت مجازی بصری پر از مدل‌های ماهی سه‌بعدی ایجاد کردیم که ظاهر و حرکت آن‌ها کاملا با ماهیان D. Cerebrum بالغ مطابقت دارد (شکل 3a، داده‌های گسترده شکل 5a،b و روش‌ها).

ما متوجه شدیم که هر فرد بالغ D. Cerebrum به راحتی با این شرکای مجازی درگیر می شود و در فاصله متوسط ​​13.3 ± 71.1 میلی متر از مانیتور هنگام نمایش آنها شنا می کنند، در مقایسه با 17.7 ± 134.4 میلی متر در شروع (شکل 3b، c).

الف، الگوی رفتاری برای رفتار برانگیخته از ماهی مجازی. مدرسه ای از D. Cerebrum از نظر بصری واقع گرایانه بر روی مانیتور LCD در کنار میدان مربعی نمایش داده می شود که در آن یک D. Cerebrum آزادانه شنا می کند. ب، فاصله از مانیتور بیش از 40 دقیقه. مدرسه مجازی برای بخش‌های 4×5 دقیقه‌ای ارائه شد که با سایه‌های خاکستری نشان داده شد. n = 14 ماهی. ج، میانگین فاصله از مانیتور در هنگام نمایش همنوعان مجازی. n = 14 ماهی. هر نقطه میانگین فاصله یک ماهی در طول 20 دقیقه با یا بدون همنوع مجازی نمایش داده شده است. د، فریم‌های نمونه D مجازی.

گروه مغز بر روی مانیتور در یک بازه 150 میلی ثانیه در یک گریز ایجاد شده توسط مجاورت. به پراکندگی مدرسه مجازی دور از صفحه در هنگام فرار توجه کنید. تصاویر ماهی های مجازی پیکسلی هستند، همانطور که در آزمایش ها به ماهی های واقعی نشان داده می شوند. e , مثال مسیر ماهی بیش از 30 ثانیه. موقعیت ها بر اساس زمان شروع فرار conspecific مجازی رنگ می شوند. توجه داشته باشید که ماهی ها قبل از شروع رویداد فرار به موازات مانیتور (نقاط خاکستری) شنا می کنند. VR، واقعیت مجازی. f , g , فاصله از مانیتور. f، شروع فرار مجازی با یک خط خاکستری در 0 ثانیه مشخص شده است.

g، میانگین فاصله از 5 تا 12 ثانیه پس از شروع فرار گرفته می شود. خط چین حداکثر فاصله (265 میلی متر) است. n = 26 ماهی برای جلسات 1، 3 و 5 ماهی در حال فرار در یک مدرسه مجازی 5 ماهی. داده ها میانگین ± s.e.m هستند. برای آمار کامل و حجم نمونه به جدول تکمیلی 1 مراجعه کنید. * P <0.05، *** P <0.001. تصویر ماهی در a , b , d اقتباس شده از ref. 59 , CC BY 4.0 .

ما یک پارادایم حلقه بسته ایجاد کردیم که در آن ماهی مجازی زمانی که D. Cerebrum واقعی به 16 میلی‌متر از گروه‌های مجازی می‌رسد، یک عمل گریز را اجرا می‌کند (بیش از 60 ثانیه فاصله بین محرک؛ شکل 3d و داده‌های گسترده شکل 5c). از آنجا که D. cerebrum در طول فرار جمعی پراکنده می شود (شکل 1h و داده های توسعه یافته شکل 2i را ببینید)، ما استدلال کردیم که ماهی واقعی اغلب از صفحه نمایش فرار می کند، نه به داخل آن. ما مشاهده کردیم که ماهی‌های فردی رفتارهای اجتنابی را برای این ماهی‌های مجازی فراری انجام می‌دهند (شکل 3e)، که با افزایش تعداد شرکای مجازی فراری مقیاس‌بندی می‌شوند (شکل 3f,g).

این رفتار فرار از نظر بزرگی قابل مقایسه بود، اما با تأخیر در شروع، برای فرار از درک مستقیم یک تهدید. هنگامی که ما عمل فرار هم‌خصوصی را با یک محرک بصری جایگزین کردیم، ناظران با سرعت بیشتری فرار کردند (داده‌های توسعه‌یافته شکل 5d,e و روش‌ها). این یافته با کار قبلی مطابقت دارد که نشان می‌دهد اطلاعات منتقل شده از طریق اجتماعی با فاصله 6، 46، 47 کاهش می‌یابد، یک استراتژی برای جلوگیری از انتقال بی‌وقفه اطلاعات تهدید 22، 46.

بنابراین، نتیجه می‌گیریم که فرار جمعی در D. Cerebrum با ادراک بصری اعمال شرکای اجتماعی فرد انجام می‌شود: مشاهده یک همنوع فراری باعث فرار خود فرد می‌شود. برای اینکه ماهی‌ها به این هدف برسند، سیستم‌های بینایی آن‌ها باید توانایی تشخیص این اقدامات فرار را داشته باشند.

نورون‌ها در سیستم‌های بینایی D. Cerebrum و Zebrafish به محرک‌هایی که اندازه، شکل و الگوهای حرکتی آن‌ها شبیه همنوعان است، پاسخ می‌دهند. این اشیاء به شدت جمعیت نورون‌ها را در تکتوم بینایی (همونولوگ colliculus برتر در پستانداران) فعال می‌کنند، یک ساختار مغز میانی گیرنده شبکیه چشم که واسطه رفتارهای جهت‌گیری بینایی ذاتی در مهره‌داران از ماهی گرفته تا پرندگان تا پستانداران 16، 17، 43 است. برای بررسی چگونگی جمعیت عصبی در D.

سیستم بینایی مغز به رفتارهای فرار همنوعان پاسخ می‌دهد، ما فعالیت عصبی را ثبت کردیم در حالی که ماهی‌ها محرک‌های حرکت اجتماعی مجازی را با حرکات معمول شنا در مقابل افرادی که رفتار فرار ناگهانی داشتند (روش‌ها) مشاهده کردند.