概率模型揭示协调社交互动状态及其多感官基础

动物种群中的社交行为范围从简单的两两互动到数千个个体协调目标导向运动。无论规模如何，这些互动都由多模态感官信息与每个动物内部状态之间的相互作用所支配。本文我们考察动物如何使用多种感官模态来指导社交行为，在高度社交的斑鱼（Danio rerio）中揭示了两两互动中复杂特征的早期发展。为识别不同的行为并理解其随时间的变化，我们开发了一种新的隐藏马尔可夫模型，采用受约束的线性模型发射率，自动分类协调互动状态，使用一只动物的运动来预测另一只动物的运动。我们发现社交行为在单个实验期间在两种互动状态之间交替，区分于独特的运动和时间尺度。远距离互动类似于鱼群行为，依赖视觉感知；而机械感受器支配快速同步运动和平行游动，这些是鱼群行为的前驱。总体而言，我们观察到两只鱼的自发互动，发展出新的隐藏马尔可夫模型揭示两种基本互动模式，并确定每种模式涉及的感官系统。我们的方法对两两社交互动具有广泛适用性，可适用于各种自然istic行为和物种，解决了检测准周期时间序列之间瞬时耦合的挑战。