揭示 larval zebrafish 导航行为变异中的多尺度结构

动物将运动链接合成长期的运动策略，展现出跨尺度的变异性，这反映了内部状态与环境线索之间的相互作用。为揭示此类变异性中的结构，我们构建运动序列的马尔可夫模型，以跨越时间尺度并实现个体间行为表型的定量比较。应用于响应多样感官线索的 larval zebrafish，我们发现由长期稳定运动策略构成的层级结构，以方向变化为主，区分巡游与漫游策略。环境线索在群体层面上诱导沿这些模式的偏好：当光照下鱼类巡游时，鱼类在对抗性刺激或寻找诱人猎物时进行漫游。由于该方法将每个鱼个体的行为动力学编码于粗糙化运动策略之间的转换中，我们利用它揭示了反映探索-开发权衡的表型变异性中的层级结构。在广泛的感官线索范围内，鱼类间主要差异来源于先前和/或即时暴露于猎物，诱导开发表型。大量无法由环境线索解释的变异性揭示了动机状态，这些状态会超越感官情境，诱导对比的探索-开发表型。总体而言，通过提取导航期间所部署运动策略的时间尺度，我们的方法暴露了个体间的结构，并揭示了反映先前经验所调节的内部状态的层级结构。