Decision-making in a proximate model framework: How behaviour flexibility is generated by arousal and attention

Abstract

Animals must make decisions based on limited information and during a limited amount of time. The time spent exploring possibilities and sampling environmental information, means less time spent at actually gathering and securing recourses. A realistic modelling of animals and their behaviour must include organisms that do not make optimal decisions. Instead, they are constrained by local factors like illumination and conspecifics, as well as the animal’s own state like hungry or afraid. The animal’s personality must also be taken into account when discussing decision-making. Relative stabile traits have been observed in many species, and allow us to predict to a certain extent, their behaviour in the future. In the context of coping with stressful situations, behaviour flexibility (or to what degree the animals react to environmental information) seems to be an important trait. In this thesis, I have explored a computer model for decision-making in fish and studied how behaviour flexibility can be generated in the agents. Behaviour flexibility was measured as the fish’ propensity to change their internal state, called the global organismic state (GOS). The study was done by adjusting two parameters. The first of these control the rate at which motivation declines, after first being elevated (e.g. by seeing a predator). The second parameter controls the filtration of irrelevant information, when the agent is highly motivated. These are called arousal dissipation factor (ADF) and attention modulation factor (AMF), respectively. The results show that both factors affects behaviour flexibility in the fish. ADF influences how often the fish re-evaluate their current state, in light of the available information. Fish that reevaluates more often were more likely to change their GOS. Even though the ADF was sufficient to generate variation in flexibility, information filtering (AMF) was required to generate particularly rigid behaviour, i.e. rarely changing their internal state.

Dyr må ta avgjørelser basert på begrenset informasjon og under tidspress. All tid som brukes på å utforske muligheter og innhente informasjon, er tid tapt som kunne vært brukt til å tilegne seg resurser. En realistisk modellering av dyr og deres adferd må ta høyde for at dyrene ikke treffer optimale avgjørelser, men er påvirket av lokale faktorer som lysforhold og konkurranse samt dyrenes egen tilstand, som sult og frykt. En annen ting som har betydning for hvilke valg dyr tar i ulike situasjoner er deres personlighet. Relativt stabile trekk har blitt observert i en rekke arter. Et trekk som ser ut til å spille en viktig rolle i dyrenes håndtering av stressende situasjoner er adferds fleksibilitet, eller til hvilken grad de responderer på enderinger i miljøet. I denne oppgaven har jeg tatt for meg en datamodell for beslutningstagning i fisk og studert hvordan vi kan skape variasjon i trekket adferds fleksibilitet hos individene i modellen. Adferds fleksibilitet ble målt etter hvor tilbøyelige fiskene var til å endre sin interne tilstand, eller «global organismic state» (GOS). Undersøkelsen ble gjort ved å justere på to parametere. Den første av disse parameterne kontrollerer hvor raskt motivasjonen synker etter å ha blitt aktivert (f.eks. av å oppdage et rovdyr). Den andre kontrollerer hvor mye informasjon som filtreres bort når fiskene er svært motiverte. Disse kalles henholdsvis «arousal dissipation factor» (ADF) og «attention modulation factor» (AMF). Resultatene viser at både ADF og AMF er med å påvirke adferds fleksibiliteten hos fiskene. ADF påvirker hvor ofte fiskene revurderer sin nåværende tilstand, i lys av den tilgjengelige informasjonen. Fisker som revurderte oftere, var også mer tilbøyelige til å endre sin GOS. Selv om ADF i seg selv var tilstrekkelig for å skape variasjon i fleksibilitet, var filtrering av informasjon (AMF) avgjørende for at fiskene skulle vise spesielt rigid adferd, dvs. sjeldent endre sin indre tilstand.