Investigation of the effects of perceptual salience on target tracking behavior performance of zebrafish during rheotaxis
Algısal belirginliğin zebra balığının reotaksi sırasındaki hedef takip davranışı performansına etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 900324
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL UYANIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Zebra balıkları (Danio rerio), Güney Asya bölgesindeki nehirler ve göllerde yaşayan tatlı su balıklarıdır.“Rheotaksis”olarak bilinen davranışları sırasında, vücutlarını su akışına karşı yönlendirirler ve böylece sabit durma eğilimi gösterirler. Akıntılı suda bulunan nesneler, suyun belirli bölgelerinde akışı engelleyerek arkasında akım hızının azaldığı alanlar oluşturabilir. Özellikle yüksek akım hızlarında (>0.5m/s), balıklar bu tür nesnelerin arkasına sığınarak akıntıya kapılmaktan kaçınırlar. Çok modlu duyusal bütünleşme dinamiklerinin sistem tanımında ortaya çıkabilecek en önemli sorunlardan biri, duyusal belirginliğin (sensory salience) davranış kontrolünü derinlemesine etkilemesidir. Algısal belirginlik, bir duyusal sistemin diğerlerine göre daha baskın veya belirgin hale gelme eğilimidir. Merkezi Sinir Sistemi (MSS), özellikle belirgin olan duyusal girdileri daha baskın bir şekilde işler ve bu da davranışsal tepkileri şekillendirir. Örneğin, zebra balıklarının bir akıntıya karşı yüzme davranışları (rheotaksis) incelendiğinde, duyusal belirginliğin etkisi deneylerle gözlemlenmiştir. Özel olarak tasarlanmış, hız kontrollü bir yüzme tünelinde, D-şeklinde bir tüp akışı değiştirmek için yerleştirilmiştir. Bu tüp, hareket sırasında mekanosensör sinyaller üretirken, içindeki kırmızı çubuk görsel uyaranları tetiklemiş ve balık tarafından izlenmiştir. Zebra balıkları bu görsel ve mekanosensör sinyalleri takip ederken, ilgili duyusal sinyallerin ağırlıkları MSS tarafından duyusal belirginlik seviyelerine göre hızla güncellenmiştir. Bu tezdeki temel hedeflerden biri, algısal belirginliğin çoklu duyusal bütünleşme dinamikleri üzerindeki etkisini anlamaktır. Hız kontrollü bir deneysel düzende su akışını yerel olarak bozmak için çapları 2 cm, 4 cm ve 6 cm olan, kırmızı renkte 3D baskı malzemeden yapılmış tüpler ve 6 cm çapında pleksiglas kullanılmıştır. Tüpler, bir motor tarafından 0.05Hz, 0.10Hz, 0.25Hz, 0.55Hz ve 0.95Hz frekanslarında sinüzoidal olarak hareket ettirilmiştir. Deney koşulları dört farklı aşamadan oluşmaktadır: 1) 6 cm'lik pleksiglas tüpü, 2 cm, 4 cm ve 6 cm'lik kırmızı tüplerin dışına iyi aydınlatılmış bir ortamda takmak, 2) 6 cm'lik pleksiglas tüpü takmadan, 2 cm, 4 cm ve 6 cm'lik kırmızı tüpler ile iyi aydınlatılmış bir ortamda deneyi yürütmek, 3) 6 cm'lik pleksiglas tüpü karanlık bir ortamda 2 cm, 4 cm ve 6 cm'lik kırmızı tüplerin dışına takmak, 4) 6 cm'lik pleksiglas tüpü takmadan karanlık bir ortamda deneyi yürütmek. Bu algısal belirginlik koşulları N=5 balıkla test edilmiştir. Sonuçların analizi, balıkların düşük frekanslarda daha üstün takip davranışı sergilediklerini göstermektedir. Ayrıca, çap arttıkça takip davranışının tutarlılığı artmış ve performans iyileşmiştir. Bu durum, zebra balıklarının takip davranışında mekanosensör sistemin daha baskın bir rol oynadığını düşündürmektedir. Ancak, görsel sistem de devreye girdiğinde takip davranışı daha tutarlı hale gelmiştir. Bu iki duyusal sistemin entegrasyonu, çevresel uyaranlara karşı daha etkili tepkiler verilmesini sağlamaktadır. Bu bilginin, çoklu duyusal bozuklukların tedavisinde potansiyel uygulamaları olabileceği ve literatürde henüz bildirilmemiş olan bu yenilikçi deneysel düzenlemenin, hastalık teşhisi, tedavi ve gelecekteki araştırmalar için değerli bir araç olabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Zebrafish (Danio rerio) are freshwater fish inhabiting rivers and lakes in the South Asian region. During their behavior known as rheotaxis, they exhibit a tendency to orient their bodies againts the water flow, thereby displaying station keeping. Objects present in the flowing water can create areas of reduced current velocity behind them by obstructing the flow in specific regions. Particularly in situations of high current velocity (> 0.5m/s), fish seek refuge behind such objects to avoid being carried away by the current. One of the most important problems that may arise in the system description of multimodal sensory integration dynamics is that sensory salience profoundly affects behavioral control. Perceptual salience is the tendency for one sensory system to become more dominant or salient compared to the others. Particularly salient sensory inputs are processed more dominantly by the Central Nervous System (CNS), which in turn shapes behavioral responses. For example, experiments on zebrafish have shown the effect of sensory salience when studying the fish's swimming behavior against a current (rheotaxis). In a custom-built speed-controlled swim tunnel, a D-shaped tube was placed to alter the flow. It produced mechanosensory cues upon movement, while its red inner stick elicited visual stimuli, tracked by the fish. While the zebrafish followed these visual and mechanosensory signals, the weights of the relevant sensory signals were rapidly updated by the CNS according to the sensory salience levels. Therefore, understanding the impact of perceptual salience on multi-sensory integration dynamics is one of the main objectives of this thesis. We utilized tubes of different sizes (2cm, 4cm, and 6cm in diameter) made of red-colored 3D printed material and plexiglass (6cm) to locally disrupt water flow in a speed-controlled experimental setup. The tubes were moved sinusoidally by a motor at frequencies of 0.05Hz, 0.10Hz, 0.25Hz, 0.55Hz, and 0.95Hz. The experimental conditions encompass four different stages: 1) Attaching a 6cm plexiglass tube outside the 2cm, 4cm, and 6cm red tubes in a well-lit environment, 2) Conducting the experiment without attaching the 6cm plexiglass tube outside the 2cm, 4cm, and 6cm red tubes in a well-lit environment, 3) Attaching a 6cm plexiglass tube outside the 2cm, 4cm, and 6cm red tubes in a dark environment, 4) Conducting the experiment without attaching the 6cm plexiglass tube outside the 2cm, 4cm, and 6cm red tubes in a dark environment. These perceptual salience conditions were tested with N=5 fish. Analysis of the results indicates that fish exhibit superior tracking behavior at lower frequencies compared to higher frequencies. Furthermore, as the diameter increases, the consistency of the tracking behavior improves, resulting in enhanced performance. This suggests that the mechanosensory system plays a more dominant role in tracking behavior of zebrafish. However, when the visual system is also engaged, tracking behavior becomes more consistent. The integration of these two sensory systems allows for more effective responses to environmental stimuli. This information may have potential applications in the treatment of multisensory disorders, and the novel experimental setup we designed, which is not yet reported in the literature, may be a valuable tool for disease diagnosis, treatment, and future research.
Benzer Tezler
- Kafes içi farklı boyutlardaki nesnelerin wistar sıçanlarda anksiyete benzeri ve eksploratif davranışlara etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of different sizes of intra-cage objects on anxiety-like and explorative behavior in wistar rats
BÜŞRA KASIRGA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
FizyolojiHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENVER AHMET DEMİR
- Pipetle fonasyon ve suya pipetle fonasyon egzersizlerinin akustik parametreler üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the acoustic effects of straw phonation and straw phonation in water exercises
CANSU TEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kulak Burun ve BoğazEge ÜniversitesiKulak Burun Boğaz Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FATİH ÖĞÜT
- Tüketici satın alma davranışında çıpalama ve çerçeveleme etkisinin farklı ürün sınıfları ve kişilik özellikleri kapsamında incelenmesi: Kuşaklararası bir araştırma
An investigation of anchoring and framing effects on consumer purchasing behavior in the context of different product classes and personality traits: An intergenerational
AHMET SALİM KUŞ
Doktora
Türkçe
2024
PsikolojiMarmara Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEYDA AYSUNA TÜRKYILMAZ
- Yüze özgü algısal ve kavramsal değerlendirmelerin yüz tanıma açısından incelenmesi
Investigation of face-specific perceptual and conceptual evaluations in face recognition
BÜŞRA BATIR
- Türkçe konuşan yetişkin postlingual koklear implant kullanıcılarında ses ve konuşma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of speech and voice characteristics in Turkish-speaking post-lingual cochlear implant users
MERVE YURTTUTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Dilbilimİstanbul Atlas ÜniversitesiDil ve Konuşma Terapisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM ÜNSAL