非平稳马尔可夫动力学塑造斑马鱼幼体游泳偏向的波动

动物能够根据内部状态、环境感觉条件和情境，在内部调节其行为。经典模型通常假设，感觉—运动决策主要由外部刺激驱动，而个体偏置则被视为恒定不变，或仅随时间单调演化。在此，我们表明，5日龄斑马鱼幼体即使处于稳定、均一的环境中，也会表现出缓慢变化的定向游动偏置，且这种波动会在数小时尺度上展开。计算建模表明，这些偏置源于一种非平稳的马尔可夫过程，其中两路在很大程度上相互独立的内部输入流调节了连续游动回合之间重复游动方向的倾向。 这些缓慢波动在不同感觉条件下均存在，包括不同光照强度和整体运动线索，尽管这些条件会调制其切换统计特性。我们的研究揭示了一种内在的、对情境敏感的行为变异性来源，并为进一步研究生成自发性与适应性行为的计算原理提供了一个框架。

armin.bahl{at}uni-konstanz.de

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摘要

动物能够根据内部状态、环境感觉条件和情境，对行为进行内部调节。经典模型通常假定，感觉—运动决策主要由外部刺激驱动，而个体偏向则被视为恒定不变或随时间单调演化。在此，我们表明，5日龄斑马鱼幼体即使处于稳定且均一的环境中，也会表现出缓慢变化的定向游泳偏向，其波动可持续数小时之久。计算建模表明，这些偏向源于一种非平稳马尔可夫过程，其中两路在很大程度上相互独立的内部输入流会调节其在连续游泳回合中重复游泳方向的倾向。这些缓慢波动在不同感觉条件下均存在，包括不同光照强度和整体运动线索，尽管切换统计特性会受到这些条件的调制。我们的研究结果揭示了一种内在的、对情境敏感的行为变异来源，并为进一步研究产生自发性和适应性行为的计算原理提供了框架。

利益冲突声明

已声明的资助信息

德国研究基金会 ，BA 5923/1-1 ，EXC 2117 – 422037984

欧洲研究委员会（ERC）启动基金 ，101075541 – CollectiveDecisions

康斯坦茨未来学院

版权

持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。

本文依据 CC-BY-ND 4.0 国际许可协议 进行发布。

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发表于 2026年6月10日。

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非平稳马尔可夫动力学塑造斑马鱼幼体游泳偏向波动

Flutura Shabani ，

Ashrit Mangalwedhekar ，

Armin Bahl

bioRxiv

2026.06.07.730682；

doi：

https://doi.org/10.64898/2026.06.07.730682

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非平稳马尔可夫动力学塑造斑马鱼幼体游泳偏向波动

Flutura Shabani ，

Ashrit Mangalwedhekar ，

Armin Bahl

bioRxiv

2026.06.07.730682；

doi：

https://doi.org/10.64898/2026.06.07.730682

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.07.730682v1?rss=1

🏷️ 斑马鱼幼体 游泳偏向 非平稳马尔可夫过程 行为变异性 感觉运动决策