使用 FishSim 动画工具链研究鱼类行为：以帆鳍花鳉中配偶选择模仿为例

该方法有助于解答鱼类行为研究中的关键问题，特别是在配偶选择领域，以及在此研究中探讨配偶选择模仿这一迷人策略。我们技术的主要优势在于，能够完全控制实验中用于呈现给活鱼的鱼类刺激物的外观和行为。该方法的视觉演示至关重要，因为使用我们的工具链创建、动画化和呈现计算机生成的鱼类刺激物所需的各个步骤必须精确，以确保流程的正确性。

开始此操作前，需按照文本方案中的详细说明，准备带有和不带有妊娠斑的雌性鱼体纹理。为调整视点并设置动画场景，首先在桌面左侧的启动器中选择 FishSim 图标以启动 FishSim。配置演示显示器的分辨率，然后点击“Launch”。

按键盘上的 F1 键可从查看模式切换至编辑模式。通过调整摄像机角度，将视图调整至与演示显示器中的尺寸一致。按住鼠标左键并移动光标以旋转摄像机。

平移相机时，按住鼠标右键并移动光标。通过按住鼠标中键并移动光标来缩放视图。在编辑工具栏中点击“相机设置”，然后点击“复制到静态相机”以设定视点。

单击“文件”，选择“保存场景”，将调整后的场景保存为新的默认场景。如需设计在雄性选择实验中呈现的虚拟雄性刺激模型，请单击“文件”，从下拉菜单中选择“加载鱼类模型”，然后从 models 文件夹中选择默认的雄性帆鳍花鳉模板进行加载。左键双击已加载的鱼以选中它。

它将在网格中高亮显示。点击工具栏中的齿轮图标以打开鱼类工具集。一个包含用于自定义虚拟雄性的编辑选项的对话框将弹出。

取消勾选“显示网格”以获得更好的鱼类视图。将名称更改为“雄性”。如有需要，通过更改X、Y和Z的数值来调整雄性的比例，然后点击应用。

通过点击编辑工具箱中的“纹理”来编辑雄鱼的纹理。点击鱼的某个特征部位以进行修改。点击列表中显示的某种纹理，该纹理将直接出现在鱼体上并替换之前的纹理。

当获得所需雄性个体后，在编辑工具箱的配置下方点击“应用”，然后点击“保存鱼类到磁盘”。将新的雄性个体保存至models文件夹中。为了在配偶选择实验中用于展示的虚拟雄性动画，请将游戏控制器插入计算机的USB端口，并打开FishSim程序。

单击“开始放置”，使用控制器在虚拟水箱中的任意起始位置放置鱼。单击“停止放置”。单击“开始记录”，以记录鱼的游泳路径。

使用控制器在场景中移动鱼。停止录制并保存游泳路径后，编辑录制内容，添加雄鱼背鳍的运动，以模拟在配偶选择测试期间雄鱼的求偶行为。操作时，在编辑功能的下拉菜单中选择背鳍。

选择开始编辑后，完整的游泳路径将被重播。在控制器上按下 L1 按钮，可在特定时间点抬起背鳍。点击保存，将编辑后的游泳路径作为新的 bag 文件保存。

重复上述步骤，但选择生殖足以添加其运动。为了在观察期间进行虚拟雄性和模型雌性的动画展示，请打开 FishSim。按下 F1 进入编辑模式，然后点击文件，加载场景以载入包含雄性和雌性的场景。

开始鱼类操控后，通过点击虚拟水箱中的“开始/停止放置”按钮，交替选择雄性和雌性鱼类进行放置。在录制过程中，首先从操控面板的下拉菜单中选择雌性鱼，并如前所述创建一条持续时间为10分钟的游泳路径。点击停止录制，并将游泳路径保存至驱动器中。

然后依次编辑雄鱼的游动路径、背鳍运动以及生殖足的运动，方法同前。将最终版本保存，以供后续在 FishPlayer 中使用。按照文本方案中的描述准备 MCC 实验。

在操作计算机上打开 FishPlayer 软件，并为第一次配偶选择实验设置播放列表。将一条活的焦点雌鱼放入测试水箱中，让其自由游动，适应水箱环境以及两个显示器上呈现的空水箱画面，适应时间为 20 分钟。

适应环境后，将目标雌性个体放入测试水箱中央的一个透明亚克力圆筒中，以确保其到两个显示器的距离相等。通过点击“播放”按钮同时在两个显示器上运行播放列表，从第一次配偶选择测试开始。在计时器达到两分三十秒之前，缓慢接近实验水箱，并通过轻轻垂直将圆筒从水中提起，释放目标雌性个体。

返回操作计算机。观察目标雌性，并准备好两个秒表，用于测量其与每个虚拟刺激雄性的关联时间。当计时器达到7分30秒时，停止测量关联时间。

暂停阶段将持续1分30秒。利用暂停时间作为操作间隔，再次将目标雌性放入圆筒中，并在数据表上记录每只虚拟雄性的时间。在计时器达到11分30秒之前，将目标雌性从圆筒中释放。

在接下来的五分钟内测量结合时间。当计时器达到16分30秒时，停止测量结合时间。暂停条目将持续一分钟。

利用此操作时间将目标雌性放入圆筒内。记录第二次测量的关联时间。针对每只雄性，计算第一次配偶选择测试两个阶段的关联时间总和。

根据文本方案中所述方法，计算焦点雌性是否存在侧向偏好，以及焦点雌性更偏好哪一只雄性。重新排列播放列表，使之前偏好的雄性在观察期间单独呈现动画，而之前非偏好的雄性则与虚拟雌性模型一同呈现动画。点击“播放”以继续实验的第二部分，条目将从上至下重新播放，首先开始10分钟的观察期。

观察期结束后，开始30秒的暂停。每次暂停期间，目标雌性可看到一个空的虚拟水箱。在计时器达到10分30秒之前，将目标雌性从圆筒中释放，并开始第二次交配选择测试，对每只雄性记录5分钟。

测量接下来五分钟内的结合时间。当计时器达到15分30秒时，停止测量结合时间。随后暂停条目将持续1分30秒。

将目标雌性放入圆柱形容器内，并记录其对每个虚拟雄性的观测时间。在计时器达到19分30秒之前，释放容器内的目标雌性，并记录最后五分钟的关联时间。当计时器达到24分30秒时，停止关联时间的测量，结束实验。

正如对配偶选择模仿所预测的那样，在焦点雌性个体观察到虚拟示范雌性个体的模拟配偶选择行为后，其对先前非偏好的虚拟雄性个体的偏好评分从第一次到第二次配偶选择测试显著上升。该效应在两种处理组中均存在，但在观察期未出现虚拟示范雌性个体的对照组中则不存在。与对照组相比，存在虚拟示范雌性个体的处理组中，对先前非偏好的雄性个体的模仿评分显著更高。

然而，无论模型雌鱼是否具有怀卵斑，不同处理之间均无差异。与对照组相比，当目标雌鱼观察到先前非偏好的雄鱼与虚拟模型雌鱼交配后，显著更多目标雌鱼改变了其最初的交配选择，转而偏好该雄鱼。此结果同样与模型雌鱼是否具有怀卵斑无关。

在尝试此操作时，需要注意的是，使用游戏控制器以自然的方式操控虚拟鱼需要一定的练习。因此，这一步骤实际上可能最为耗时。尽管我们的方案针对的是配偶选择模仿研究，但我们的工具链也可用于研究鱼类行为乃至认知方面的其他多种问题，例如岸边选择决策或捕食者-猎物识别。

在动物行为研究中使用计算机动画是一种有前景的方法，可非侵入性地操控视觉特征甚至行为模式的表达。与使用活体动物作为刺激物相比，该方法具有更高的控制性和标准化程度。