FS2: Embedding Animals in a Reactive 3D-Environment
Beteiligte Wissenschaftler:
In diesem Forschungsschwerpunkt werden die eigentlichen Tierexperimente in den in FS1 entwickelten reaktiven virtuellen Umwelten durchgeführt – von Experimenten mit einzelnen Tieren bis zu Experimenten mit großen Gruppen von Wüstenheuschrecken, Zebrabärblingen und Blutschnabelwebern. Experimente mit aufsteigender Komplexität sollen die Datengrundlage liefern, um gemeinsam mit FS3 die Gesetzmäßigkeiten von Kollektivverhalten bei Tieren zu entschlüsseln.
Der Imaging Hangar und die Fish Labs ermöglichen den Wissenschaftlern, die Tiere in einer vollständig kontrollierten Umgebung zu beobachten. In diesen Beobachtungslaboren können nicht nur Licht und Temperatur geregelt werden, sondern durch die Projektion virtueller Umgebungen auf die Außenwände der Aquarien und Flugräume kann auch genau kontrolliert werden, welchen Stimuli die Tiere ausgesetzt sind, also was sie potentiell sehen könnten. Das 3D-Tracking der Tiere und dessen Analyse ermöglicht die Bestimmung der Körperpositionen aller Tiere sowie des Gesichtsfelds (FS1).
Darüber hinaus werden mit Hilfe der Methoden aus FS1 die Bewegungsreaktionen der Tiere in Echtzeit aufgezeichnet. Damit kann also nicht nur für jedes Individuum einer Gruppe zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden, was es potentiell sehen kann, sondern durch die Bestimmung des Gesichtsfelds auch, was es tatsächlich sieht. Die Bewegungsaufzeichnung liefert dazu das Wissen, wie das Tier auf den visuellen Input reagiert. Die visuelle Wahrnehmung stellt für alle drei Haupttierarten die primäre Sinneswahrnehmung ihrer Umwelt dar.
Darüber hinaus spielen weitere Sinneswahrnehmungen, wie die taktile Wahrnehmung bei Heuschrecken und die akustische Wahrnehmung beim Blutschnabelweber, eine Rolle. Diese sekundären Sinneswahrnehmungen werden bei den Experimenten ebenfalls erfasst (Berührungen durch Kameras und Gesang durch Mikrofone) und in der Analyse berücksichtigt. Die Experimente in der vollständig kontrollierbaren Umgebung sind essentiell, um die Reaktion auf Umwelteinflüsse von den sozialen Einflüssen in den Tiergruppen unterscheiden zu können. Hierfür sind die visuellen Analysemethoden, die in FS3 entwickelt werden, essentiell. Basierend auf diesen weltweit einmaligen technischen Möglichkeiten werden ganz neue und mit bisherigen Methoden nicht durchführbare Experimente geplant, um die Beziehung zwischen sensorischem Input und motorischem Output tierischer Gruppen zu entschlüsseln und so die Gesetzmäßigkeiten von Gruppenverhalten zu bestimmen.