斑马鱼社交行为的多模态感官调控机制：基于隐马尔可夫模型的动态交互状态解析

来自Stednitz和Lesak团队的研究人员通过概率建模技术，首次系统解析了斑马鱼幼体社交行为中两种典型交互状态（长程视觉依赖型与短程机械敏感型）的动态转换机制。该研究创新性地开发了约束线性发射型隐马尔可夫模型（HMM），实现了对周期性时间序列中瞬态耦合行为的精准捕捉，为跨物种社会行为研究提供了普适性分析框架。

　　

这项突破性研究揭示了斑马鱼(Danio rerio)幼体社交互作的精妙调控机制。科研团队构建了具有约束线性发射特征的隐马尔可夫模型(hidden Markov model, HMM)，成功解码了这种高度社会化生物在发育早期表现出的复杂成对交互行为。

研究发现，斑马鱼的社交舞蹈存在两种截然不同的状态：其一是依赖视觉输入的长程交互（类似群游行为），表现为延迟响应的运动耦合；另一种则是需要机械感受(mechanosensation)参与的短程同步，典型特征包括相位锁定运动和平行游泳。令人惊讶的是，这两种状态会在单次实验过程中自发交替出现，每种状态都具有独特的运动学特征和时间动力学参数。

该模型创新性地解决了准周期性时间序列中瞬态耦合检测的难题，不仅能自动识别离散的交互状态，还可通过线性模型预测个体运动间的动态关系。这种分析方法具有跨物种普适性，为理解从简单成对互动到大规模群体协调等不同层级的动物社会行为提供了全新研究范式。