A computational model of the shrimp-goby escape and communication system
A computational model of the shrimp-goby escape and communication system
复制标题
虾虎鱼逃逸和通信系统的计算模型
DOI：
10.1007/s10827-021-00787-4
复制
发表时间：
2021
影响因子：
1.2
通讯作者：
Stiefel, Klaus M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Landsittel, Joseph A.;Ermentrout, G. Bard;Stiefel, Klaus M.
鱼通过刻板的逃避行为逃避接近的威胁。这种行为，以及围绕Mauthner细胞命令神经元组织的潜在神经回路，都已经被广泛的实验研究，主要是在两个实验室模型生物中，金鱼和斑马鱼。然而，鱼类的生物多样性是巨大的，存在一些变异的基本逃逸行为。在海洋虾虎鱼（一个家庭的小型底栖鱼类），共享洞穴与alpheid虾，逃生行为可能已部分修改成触觉通信系统，让鱼沟通的方法捕食性鱼类的虾。在这个通信系统中，虾虎鱼响应于中等强度的威胁，虾用它的触角感觉到短暂的甩尾。我们研究了虾虎鱼的逃生和通信系统的计算模型。我们想知道如何修改基本的逃避行为的电路，使其产生类似于虾-虾虎鱼通信系统的行为。在一个简单的模型中，我们发现Mauthner细胞之间的相互抑制可以被调节，以产生对中等强度输入的振荡响应，尽管只是在一个狭窄的参数范围内，使用更详细的模型，我们发现，两个修改的鱼类运动系统将其转换成一个模型再现虾虾虎鱼的行为。这些修改是：1。修改驱动游泳的中央模式发生器，使得其在没有接收到输入时是静止的; 2.将直接的感觉输入引入这个中央模式发生器，绕过毛特纳细胞。
Fish escape from approaching threats via a stereotyped escape behavior. This behavior, and the underlying neural circuit organized around the Mauthner cell command neurons, have both been extensively investigated experimentally, mainly in two laboratory model organisms, the goldfish and the zebrafish. However, fish biodiversity is enormous, a number of variants of the basal escape behavior exist. In marine gobies (a family of small benthic fishes) which share burrows with alpheid shrimp, the escape behavior has likely been partially modified into a tactile communication system which allow the fish to communicate the approach of a predatory fish to the shrimp. In this communication system, the goby responds to intermediate-strength threats with a brief tail-flick which the shrimp senses with its antennae.We investigated the shrimp goby escape and communication system with computational models. We asked how the circuitry of the basal escape behavior could be modified to produce behavior akin to the shrimp-goby communication system. In a simple model, we found that mutual inhibitions between Mauthner cells can be tuned to produce an oscillatory response to intermediate strength inputs, albeit only in a narrow parameter range.Using a more detailed model, we found that two modifications of the fish locomotor system transform it into a model reproducing the shrimp goby behavior. These modifications are: 1. modifying the central pattern generator which drives swimming such that it is quiescent when receiving no inputs; 2. introducing a direct sensory input to this central pattern generator, bypassing the Mauthner cells.
登录
查看更多内容
大脑通路复制的大脑进化。
DOI：
10.1098/rstb.2015.0056
发表时间：
2015-12-19
期刊：
Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences
影响因子：
--
作者：
Chakraborty M;Jarvis ED
通讯作者：
Jarvis ED
准备逃跑：虾虎鱼的反捕食姿势和快速启动性能
影响因子：
2.8
作者：
H. Turesson;A. Satta;P. Domenici
通讯作者：
P. Domenici
Cryptocentrus steinitzi（双鱼座，戈壁科）和 Alpheus purpurilentillaryis（甲壳纲，海藻科）之间的触觉交流
DOI：
10.1111/j.1439-0310.1979.tb00286.x
发表时间：
1979
期刊：
Zeitschrift für Tierpsychologie
影响因子：
--
作者：
I. Karplus
通讯作者：
I. Karplus
影响因子：
2.4
作者：
Mäki-Marttunen T;Medan V
通讯作者：
Medan V
影响因子：
2.5
作者：
J. Preston
通讯作者：
J. Preston