机器学习在动物行为分析中的应用研究进展

动物行为分析是研究动物高级神经中枢功能的一项重要技术手段,动物的行为及其规律综合反映了其心理和生理状况,在实验动物学领域得到了广泛研究。近年来,行为采集手段的发展让大量行为数据得以产生,机器学习的出现大大提升了动物行为数据的处理效率。其中,监督学习可以实现对动物行为的自动识别和分类,而无监督学习则有利于发现人眼所观测不到的新行为或异常行为,探索行为结构。本文对机器学习方法在动物行为分析中的应用进行了阐述,为后期的研究工作和方向提供参考。     

雌性根田鼠对血液气味的行为识别

大量研究表明尿液在动物的嗅觉通讯中具有重要作用,血液是尿液的根本来源,但对其嗅觉通讯功能的研究较少.因此以雌性根田鼠Microtus oeconomus为研究对象,在行为选择箱中观察其对4种气味源的行为响应模式以判断能否识别不同血液气味.气味源分别为雌性根田鼠血液、雄性根田鼠血液、雄性Wistar大鼠血液和蒸馏水对照.结果表明:雌性根田鼠能够识别血液气味,且通过血液气味进行种间识别,但不能进行性别识别.     

非人灵长类的亲缘选择

亲缘选择是动物进化的重要研究领域之一,非人灵长类因具有丰富的社会网络,是亲缘选择研究领域的重要类群。动物进行亲缘选择的前提是亲缘识别,并常通过社会行为的亲缘偏向表现。因此,本文从非人灵长类的亲缘识别机制和亲缘关系对其社会行为的影响两方面进行了综述:熟悉性和表现型匹配是目前普遍认同的非人灵长类亲缘识别机制,同时这两种机制并不相互排斥,它们可能共同在灵长类的亲缘识别中起作用;在非人灵长类中,亲缘关系是影响社会行为模式的主导因子,它影响着多种灵长类个体的友好行为、攻击行为和性行为的选择,同时亲缘偏向行为在不同物种中表现不尽相同,说明亲缘选择理论可以部分解释灵长类的行为,但存在一定的局限性。本文分析了两种亲缘识别机制的异同以及在实际研究中利用亲缘选择理论解释非人灵长
类社会行为的局限及可能原因。目前,对非人灵长类社会中的亲缘选择研究正逐步深入,其中分子遗传学技术的应用是重要的推动力量。同时,依然存在诸如汉密尔顿规则参数估计和新大陆猴的亲缘选择研究案例的难点,有待研究者进一步探究。     

社会识别的分子生物学研究

在哺乳动物中,尽管群居生活的种类较多,但关于动物社会行为的分子生物学机制研究相对较少。社会识别是动物表现一系列社会行为的先决条件,动物通过它来确认和识别同种个体。升压素、催产素和性激素对社会识别有重要作用。回顾有关社会识别分子生物学方面的研究,主要是通过诸如基因敲除和反叉核酸等技术来探讨升压素、催产素和雌激素受体对小鼠社会识别的功能。     

根田鼠气味识别的性二型

以新鲜尿和粪作气味源,在行为选择箱中观察根田鼠的行为识别模式,结果表明：雌鼠对陌生同性尿、粪气味源行为识别的差异不显,雄鼠对陌生同性尿、粪气味源的行为识别在多个指标上存在显差异;根田鼠对陌生异性尿、粪的行为响应模式无明显差异;除嗅舔时间外,雌、雄鼠对粪气味的行为识别在其他指标上不存在明显差异;比较雌、雄鼠对尿刺激的行为识别发现,雄鼠对尿刺激的访问频次和反标记显大于雌鼠,雌性嗅舔时间显大于雄性,其他方面二之间并无显差异。因此,雌、雄性根田鼠对粪气味的行为识别模式不存在性别差异;对尿气味的行为识别模式存在性别差异。     

蚂蚁亲系识别及研究方法进展

1前言亲系识别（Kinrecognition）是指社会性昆虫具有识别亲属与非亲属的能力,它被认为是昆虫社会性起源和演化的必要条件。此外,亲系识别在昆虫个体间的通讯、协作和繁衍等社会生活中具有重要作用。蚂蚁是社会性昆虫,许多种类表现出社群封闭性,即社群内相互合作和利它,而社群间表现出相互排斥,甚至强烈的进攻性。这一现象表明蚂蚁具有识别亲系的能力。揭示亲系识别的化学本质和遗传根源,不仅有助于对昆虫超社会性的起源和演化的研究,而且对行为学的其它相关学科（如行为生态学、行为遗传学、行为生理学）,进化生物学的研究以及人…     

在药品监管中建立近红外药品快速识别体系的分析及应用

近红外药品快速识别体系是医学界为了限制假药流入市场的一种重要措施,在药品监督工作中占有重要地位。本文从近红外药品快速识别体系的可行性入手,对近红外药品定性分析模型作详细分析,得出相关结论,供同行参考借鉴。     

啮齿动物基于气味线索的亲属识别研究进展Ⅰ：进化和行为生态学

亲属识别是指生物体对同种其他个体亲属关系加以区分并产生亲属偏向的激素、神经和行为以及心理过程,是社会性动物的重要属性之一,与利亲行为和配偶选择密切相关.对亲属识别的理解,为解释物种间在亲属模式、配偶选择以及近交回避等方面的变异提供重要理论依据.嗅觉通讯是啮齿动物社交识别的重要手段.本文从气味源的种类及功能、信息素的功能、亲属识别能力以及机制4个方面综述了当前的研究进展.     

鸟类社会行为中的嗅觉通讯研究进展

长期以来, 学者普遍认为大多数鸟类的嗅觉能力较弱或丧失。早期实验未能得到统一而清晰的结果, 进一步扩大了这一认知误区。随着研究手段和技术的发展, 解剖学、电生理学、分子生物学和行为生态学等学科提供了鸟类嗅觉存在的证据。目前, 相关研究在鸟类14目33科中发现了嗅觉通讯的证据。与视觉和听觉一样, 这一感觉通路可能在鸟类的觅食、导航、防御、隐蔽、警戒和交流等社会行为中发挥着重要作用。本文着重于嗅觉通讯在鸟类社会行为中的功能, 通过回顾近十年的相关研究, 综述鸟类嗅觉在物种和个体识别、繁殖行为、亲缘识别、配偶选择与竞争等方面发挥的作用。我们也指出: 研究手段的创新将揭示更多鸟类物种在社会行为中对于嗅觉通讯的运用。此外, 当前研究多聚焦于少数物种和单一层面(如生理、生态和环境等), 使用分子生物学、解剖与生理学、行为学和神经生物学手段的整合研究较为缺乏; 而后者更有可能全面地揭示鸟类嗅觉通讯的复杂机理及其在社会行为中发挥的多种功能。     

黑叶猴个体识别的新方法：基于腹股沟白斑斑纹观测

<正>动物个体识别是进行种群数量监测、动物行为学和生态学研究的基础。通过区分个体特征差异,可收集个体行为、社会联属行为和迁移行为等重要数据(Cronin,2012;Crouse et al.,2017),为动物种群数量评估和制定有效保护策略提供关键基础数据。濒危野生动物个体识别方法目前有足迹识别、条纹识别(顾佳音等,2013)、DNA识别(张保卫,2005)、基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)进行个体面部图像识别(王革伟,2018;Qi et al.,2020)等。     

面向鸟鸣声识别任务的深度学习技术

在生态系统中,鸟类是重要的组成部分,对调节生态环境和监测生物多样性至关重要,甚至可以通过监测鸟群动向与监听鸟群异常鸣声对地震、海啸等自然灾害进行辅助预测和防范,为此,鸟鸣声识别和异常鸣声监测成为热门的研究方向。然而,由于传统鸟鸣声识别方法存在特征提取不充分等问题,导致识别率不高。本文采用融合特征的方法结合深度学习技术提取鸟鸣声特征,融合特征选择改良后的对数梅尔谱差分参数同原始信号参数拼接所得的特征;深度学习方法是基于Dense Net121网络结构,并融入自注意力模块与中心损失函数进行鸟鸣声识别。自注意力模块部分提高了关键通道的特征表达能力;中心损失函数可解决类内特征不紧凑问题。我们通过消融实验对比验证,对在Xeno-Canto世界野生鸟类声音公开数据集上选取的10种鸟类声音进行识别,准确率达到96.9%。代码已开源至Github:https://github.com/Carrie X6/-Xeno-Canto-.git。     

动物的亲缘选择和亲缘识别

很多不同类群的动物能够识别亲属和非亲属,甚至远亲和近亲,并表现出行为上的差异,动物怎样完成这种高度准确性分辨是自60年代末期以来日趋活跃的研究领域。亲缘识别(Kin Recognifion)的作用主要在于使重亲行为成为可能,而且可以避免近亲繁殖。但在我国动物亲缘识别的研究几乎还是空白。     

近缘细菌细胞间的相互识别与相互作用

亲缘识别是细菌细胞间竞争与合作的前提和基础。细菌通过亲缘识别分辨自我细胞和非自我细胞;非同类的细菌细胞相互分离或被排除,而亲缘种群内的细菌细胞进行群体运动、生物膜和子实体形成等社会性合作行为。细菌的自我识别机制可能有助于不同亲缘类群在混杂的自然系统中的共存。近些年来,细菌亲缘识别及相互作用的机制研究工作成为热点,本文总结了近缘细菌细胞间相互识别和作用机制的研究进展。     

线虫转型发育和寄主识别的化学通讯研究进展

线虫是一类低等无脊椎动物,在自然界分布很广。因为线虫通常生活在土壤或寄生物中,没有适宜的视觉或听觉系统,接收环境信号的重要途径就是借助于其精细的化学感受系统。研究表明,线虫能够通过识别挥发性物质来引导一系列行为:取食、交配、产卵和驱避有毒物质、避免高种群密度等。目前,对线虫化学感受机制的研究越来越被人们所重视,也取得了一些突破性进展。综合近年来已有的研究成果,从发育调控机制、寄主识别机制、化学感受机理等方面进行了详细系统的总结,并对未来研究和线虫防治进行了展望。     

生物特征识别及研究现状

对不同生物特征识别技术作了简要介绍,并对它们的识别原理、特征、应用的优缺点进行了较为详细的论述。对生物特征识别技术的应用前景和发展方向进行了分析。     

植物根系的身份识别能力、作用及影响机制

自然生境中有些植物的繁殖体传播距离有限, 这类植物更有可能与其亲缘相近的植株相邻。植物个体能否识别邻株的身份并做出相应的反应, 会对植物间的相互作用产生重要影响。亲缘选择理论预测亲缘相近的植物间可以通过亲缘识别和选择作用, 有效地削弱彼此间的干扰和竞争, 从而增加适合度。对植物通过根系进行自我/ 非我和亲缘识别能力、作用及其影响机制进行了综述, 同时指出了当前研究中存在的一些疑点和亟待解决的问题, 对植物身份识别研究的发展方向进行了展望。     

四川短尾鼩尿液气味在社会等级识别中的作用

本文在中立竞技场中通过两两互作确定四川短尾鼩(Anourosorex squamipes)同性个体间的社会等级,并在此基础上利用其尿液,研究不同社会等级个体的自我/非自我识别能力及模式、尿液气味的行为响应机制,以及社会等级识别能力。结果表明：(1)四川短尾鼩优势个体表现攻击行为较多,从属个体防御行为较多,优势个体的标记行为显著高于从属个体。攻击行为表现为同等级雄性高于同等级雌性,且雌性间的攻击强度低于雄性。(2)从属个体和优势个体分别对自身尿液气味和非自身尿液气味存在明显偏好差异。不同性别、等级个体自我识别模式差异不明显,不同社会等级个体对于自身识别模式和非自身尿液的行为反应模式均不同。不同社会等级个体具有自我识别能力且能力不同。(3)四川短尾鼩能够识别不同社会等级个体的尿液气味,雌性对雄性尿液更感兴趣,雄性对优势雄性尿液选择回避。雄性对其他个体的访问时间与嗅舔频次均显著高于雌性,雌雄个体在识别不同社会等级的尿液气味时存在性二型。     

基于音节聚类分析的被动声学监测技术及其在鸟类监测中的应用

被动声学监测通过分析鸟鸣声信息来实现物种识别,为鸟类多样性监测提供了一种切实可行的技术方案。由于鸟种的鸣声复杂多变,如何通过声纹快速准确辨别物种,分析鸟类丰度,降低对人工操作的需求等技术难题,成为基于声纹的鸟类多样性监测所面临的挑战。本文提出了基于音节聚类的鸟类鸣声监测框架:首先通过音高、频率平坦度等音频特征在声纹数据中提取音节,然后通过无监督表征学习与狄利克雷过程(Dirichlet process)混合模型对音节进行深度无监督聚类训练,完成音节聚类和自动音节种类推断。分析结果表明,本文提出的基于音节聚类的鸟类鸣声监测框架在处理开源数据集白腰文鸟(Lonchura striata)的曲目时可获得接近90%的聚类准确率。在此基础上,本研究对2022年4-5月在广州市白云山公园固定监测点所录制的10种鸟类鸣声进行了无监督的音节聚类分析,验证了本文所提出的基于音节聚类的鸟类鸣声监测框架的有效性:本技术不仅可以支持快速鸟类物种识别,还可以统计和分析不同物种鸟鸣在时间、频度、数量上的变化。这些结果表明,基于音节聚类的鸟类鸣声监测框架可以显著降低对人工标注训练数据的要求,克服传统鸟鸣物种识别框架...     

长期社群隔离使大仓鼠近交回避和亲属善待行为消失

为研究大仓鼠利用表型匹配识别亲属和近交发生的可能性 ,我们将大仓鼠单只隔离饲养 ,8个月后 ,经在Y型迷宫中测试 ,发现它们在同胞和非同胞之间不表现出偏好和友好行为 ,攻击行为和交配行为也没有表现出差异。结果表明 ,大仓鼠同胞经长期的分离后 ,其亲属善待行为和近交回避消失 ,初步证明大仓鼠的亲属识别可能不是通过表型匹配机制     

蜜蜂的识别与记忆

本文概述了蜜蜂在识别过程中与学习行为有关的记忆特性。蜜蜂具有四种类型的记忆,即工作记忆,早期记忆,晚期记忆和永久记忆;关于蜜蜂记忆的方式主要有两种不同的假设,一种认为是按图形的方式记忆的,另一种认为是按参数的方式记忆的。文中介绍了蜜蜂对于位置记忆,花形状记忆和路标记忆有关的行为实验及其模型方面的研究进展。