测试蜥蜴对运动速度和方向的视觉敏感性

大家好，我是来自澳大利亚悉尼麦考瑞大学动物行为综合研究中心的 Kevin Wu。在这篇视频文章中，我将介绍如何对蜥蜴进行运动敏感性测试。当我提到运动敏感性测试时，指的是采用操作性条件反射范式来进行实验。

当提到经典条件反射和条件化时，指的是通过让一个动物或人类受试者学习某个对象的特征，使其在该对象出现时能够产生适当的反应，并期望通过该反应获得强化。现在，条件反射研究通常有助于我们理解两个方面：其一，它使我们能够了解个体的学习与记忆能力或感知能力；其二，它使我们能够了解该特定个体或物种的感知能力。

目前，测试蜥蜴的运动敏感性以及学习和记忆能力一直相当困难，主要原因在于某些特定参数难以明确。其一，蜥蜴在建立特定的动机系统方面 notoriously 难以实现，同时也难以找到合适的强化刺激以使其持续关注当前任务。在此，我们将采用杰姬蜥蜴（Jackie Lizard）作为模式物种，用于测试学习与记忆能力，尤其是运动敏感性。杰姬蜥蜴是澳大利亚本土的一种石龙子科物种，具有高度隐蔽性，白天活动频繁，其特征是具有高度定型的视觉展示行为，用于社会交流。

我观察到这种物种具有显著的视觉展示特征，使其在视觉上尤为突出。因此，在本视频中，我们将展示不仅杰克龙能够学习并记住某些事物，而且它们还具有相当高的感知敏感度。此外，我希望证明杰克龙也可被用作或其他特定任务的模式物种。

如前所述，随机图具有高度的盐性并能有效激活视觉系统。它们不会引发识别反应，也不类似于任何具有生物学意义的物体，是人类和动物感知研究中的经典心理物理学技术。当我们谈到心理物理学时，实际上是指理解声音或物体的特征或属性。

动物受试者或参与者的反应使我们能够了解这些特定特征在何种阈值下可被听到或看到，从而帮助我们理解这些生物的感官知觉。以下是 VPX 功能的一个示例。在此示例中，我们有一个内圈，其上的点正朝向前景移动，而在背景中则是随机分布的点。

V PPIC X 可用于创建一系列不同的错觉，以测试感觉知觉的不同特征。除了这些特征外，它还允许我们控制诸如相干性（即运动方向）以及这些点的运动速度等参数。Final Cut Pro 是苹果公司提供的一款视频编辑软件。

Final Cut Pro 主要分为三个部分。画布用于查看正在构建的时间线序列。时间线用于放置序列的各个部分或各个片段，并可按照时间顺序进行浏览。而资源库则可用于存储多个序列，或将序列存放其中以备后续添加到时间线中。

所有点序列均使用 Final Cut Pro 完成。在 VIX 中最初设计的所有序列将被导入到资源库中。在画布视图中，您可以查看点序列生成的示例。

然而，所有点的呈现均基于时间轴。因此，此处示例显示最初 2.5 秒为 0% 相干性，随后为 5 秒的可变刺激，最后为 7.5 秒的 100% 相干性。接下来您将看到点运动速度和点相干性变化的示例。

速度的单位仍然是度/秒，而相干性是指向左或向右移动的点所占的百分比。这是一个完整的点阵序列示例，此处所有点均以每秒10度的速度移动。

最初显示2.5秒的0%相干性。在此示例中，在可变阶段，接下来的五秒内将有40%的点向左移动。随后是7.5秒的100%相干性，方向向左。

总时长为15秒。我们的实验装置包含三个视频播放系统。随机点运动图样显示在中央显示器上。

当受试者做出正确选择后，相邻的显示器上将呈现次要强化刺激。右侧所示的 IMAX 存储了显示屏上的所有视频片段。位于测试区域上方的摄像机对实验过程进行录像，并可在取景器和录像机上实时查看。

所有数字序列均使用大麻盒从模拟信号转换而来。使用 LightWave 布局版本 8.3 创建了二级强化物。LightWave 是一种三维动画工具，可让我们构建用于制作这些动画的场景。

光波布局有两个特定特征：第一个是相机以及能够观察到物体的位置，第二个是光源，这些光源将照亮物体所在的区域。我们选择了三种动画无脊椎动物作为辅助强化材料。

这些无脊椎动物包括蟋蟀、螨虫和蜘蛛。它们与这些实验对象在自然环境中所见到的生物非常相似。这些无脊椎动物的运动方式也模仿了真实情况下的活动行为，并使用数码摄像机进行录像和记录。

这是我们的基本测试装置。红圈标示出我们的受试者。最初，受试者前方的屏幕上会显示 2.5 秒的 0% 相干性画面。

在呈现 0% 相干性 2.5 秒后，受试者将看到持续 5 秒、点运动速度和相干性不断变化的视觉刺激。在这关键的 5 秒内，受试者需要选择左侧或右侧显示器。根据这些视觉特征的变化，受试者正确选择对应显示器的能力为我们理解其感觉功能提供了依据。

在此示例中，由于点的移动方向为百分之百向左，受试者应前往左侧显示器。在此期间，受试者需利用从移动点获取的信息，移向左侧显示器。在五秒的关键时期内，受试者应选择正确的显示器。

在这种情况下，应为左侧的显示器。然后在7.5秒时，如果受试者选择了正确的显示器，系统将给予一个次级强化刺激，而本实验中的次级强化刺激是一种虚拟无脊椎动物。在下一节中，您将看到一个实际试验完整过程的演示。

早期建立该可靠实验程序的尝试均未成功，原因主要有以下几点：首先，缺乏主要强化物；其次，作为次级强化物使用的并非机械无脊椎动物，而是展示社会行为的蜥蜴影像。

第三，每次试验的持续时间过长。上述各个因素均阻碍了受试者实际获得关联性，反而增加了受试者之间的厌恶表现。我认为，正是这些因素在过去未被消除或未被调整，从而导致受试者无法建立关联性。

现在我们已经建立了一套成功的实验流程，这一过程在很大程度上经历了反复的尝试与修正。尽管蜥蜴在建立特定操作程序方面以难度较高而著称，但该方法已被证明是成功且相当可靠的。因此，我们不仅能够研究杰克蜥蜴的视觉通讯和视觉敏感性，还很可能将此方法推广应用至其他蜥蜴及其他物种。此外，该方法也可用于视觉其他方面的研究。

我们还可以将其应用于其他感觉模式，如听觉、化学感受和触觉感知。