Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Understanding melanin-based visual signalling in Atlantic salmon: A multi-disciplinary exercise

Alternativ tittel: Melanin-baserte visuelle signaler hos Atlantisk laks: En tverrfaglig tilnærming

Tildelt: kr 5,7 mill.

Fargetegninger i form av svarte prikker eller striper kan både signalisere dominans og gi kamuflasje i naturen, og er utbredt hos en rekke pattedyr, fugler, og fisk. Dette prosjektet handler om de karakteristiske svarte prikkene i den ellers blanke huden på laks. Prikkene består av fargestoffet melanin, samme pigment som gir pattedyr som sjiraff, tiger og leopard sine kontrastrike fargetegninger. Antallet og størrelsen på prikkene varierer sterkt mellom ulike individer innenfor samme populasjon, og prikkene inneholder overraskende mye informasjon om individet. Fisk som er følsomme for endringer i miljøet og mottagelige for stress og parasitter, har som regel få og små prikker. De taper i kamp om territorier og sosial dominans, og har generelt høyere nivåer av «stresshormonet» kortisol. Hos andre dyr er det klare sammenhenger mellom pigmentering og sosial dominans. Den mørke manken hos dominante hannløver og bryststripen hos kjøttmeis er blant de mest kjente eksemplene. Det hører til historien at hos laks er prikkmønsteret arvbart og individuelt, som ett fingeravtrykk. Det er fristende å si at siden laksefiskene ikke har internett, så bærer de sin sosiale media profil med seg på utsiden av kroppen, men strengt tatt vet vi ennå ikke om fiskene selv sjekker hverandres prikker. Om fisk innretter sin atferd etter hvorledes andre individer ser ut er derfor en av de tingene vi ønsker å finne ut. En annen problemstilling er å undersøke om pigmenteringen påvirkes av stress og sykdom, eller sagt på en annen måte: Om dagsformen synes på utsiden av dyret. Til dette formålet utvikles maskinvare og kunstig intelligens som både kan kjenne igjen individer basert på mønstre i prikkenes konstellasjoner, og registrere om styrken i pigmenteringen blir sterkere eller svakere under ulike miljømessige og fysiologiske forhold. Prosjektet innebærer med dette ett høyt nivå av samarbeid mellom grunnleggende atferdsøkologisk forskning, anvendt biomedisin, og innovativ informasjonsteknologi.

Animal pigmentation has spurred some of the most controversial and productive fields in biology, including sexual selection, social signalling, sympatric speciation, crypsis and mimicry. Pigmentation patterns of live animals are however notoriously difficult to describe in mathematical terms that can be used for further statistical analysis. It is thus becoming increasingly important to develop means of quantifying the various properties of visual signals in a manner independent of human perception. Here we suggest a project to integrate state of the art machine vision and AI-based biometric sensing to reliably capture and describe a hitherto unrecognized but highly conspicous visual signal: Distinct melanin-based skin pigmentation patterns seen in salmonid fishes, the information content of which has remained openly hidden to human observers. Using individually recognizable patterns in high numbers of fish undergoing stressfull rearing procedures in aquaculture, we ask the question whether stress induced modification of melanin-based pigmentation patterns represent an external visual representation of internal state of the organism. The proposed project will investigate this possible ramification while elucidating the underlying physiological and molecular-genetic mechanisms linking individual variation in stress coping ability to pigmentation patterns. Gene-phenotype interactions are herein revealed by combining a systems biology approach at the genomic and transcriptomic level with forefront research in machine vision and deep learning algorithms. In this, we will achieve integration between forefront biological research and some of the most effective contemporary technological innovation environments in Norway.

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol