Aggressive dominance can decrease behavioral complexity on subordinates through synchronization of locomotor activities

Social environments are known to influence behavior. Moreover, within small social groups, dominant/subordinate relationships frequently emerge. Dominants can display aggressive behaviors towards subordinates and sustain priority access to resources. Herein, Japanese quail (Coturnix japonica) were used, given that they establish hierarchies through frequent aggressive interactions. We apply a combination of different mathematical tools to provide a precise quantification of the effect of social environments and the consequence of dominance at an individual level on the temporal dynamics of behavior. Main results show that subordinates performed locomotion dynamics with stronger long-range positive correlations in comparison to birds that receive few or no aggressions from conspecifics (more random dynamics). Dominant birds and their subordinates also showed a high level of synchronization in the locomotor pattern, likely emerging from the lack of environmental opportunities to engage in independent behavior. Findings suggest that dominance can potentially modulate behavioral dynamics through synchronization of locomotor activities.publishedVersionAlcala, Rocio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Caliva, Jorge Martín. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Caliva, Jorge Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Flesia, Ana Georgina. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.Flesia, Ana Georgina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Estudios de Matemática; Argentina.Marin, Raúl Hector. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Marin, Raúl Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Kembro, Jackelyn Melissa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Kembro, Jackelyn Melissa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina

The fractal organization of ultradian rhythms in avian behavior

Living systems exhibit non-randomly organized biochemical, physiological, and behavioral processes that follow distinctive patterns. In particular, animal behavior displays both fractal dynamics and periodic rhythms yet the relationship between these two dynamic regimens remain unexplored. Herein we studied locomotor time series of visually isolated Japanese quails sampled every 0.5 s during 6.5 days (>106 data points). These high-resolution, week-long, time series enabled simultaneous evaluation of ultradian rhythms as well as fractal organization according to six different analytical methods that included Power Spectrum, Enright, Empirical Mode Decomposition, Wavelet, and Detrended Fluctuation analyses. Time series analyses showed that all birds exhibit circadian rhythms. Although interindividual differences were detected, animals presented ultradian behavioral rhythms of 12, 8, 6, 4.8, 4 h and/or lower and, irrespective of visual isolation, synchronization between these ultradian rhythms was observed. Moreover, all birds presented similar overall fractal dynamics (for scales â30 s to >4.4 h). This is the first demonstration that avian behavior presents fractal organization that predominates at shorter time scales and coexists with synchronized ultradian rhythms. This chronobiological pattern is advantageous for keeping the organism's endogenous rhythms in phase with internal and environmental periodicities, notably the feeding, light-dark and sleep-wake cycles.Fil: Guzmán, Diego Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; Argentina. University Aarhus; DinamarcaFil: Flesia, Ana Georgina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigación y Estudios de Matemática. Universidad Nacional de Córdoba. Centro de Investigación y Estudios de Matemática; ArgentinaFil: Aon, Miguel A.. University Johns Hopkins; Estados UnidosFil: Pellegrini, Stefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; ArgentinaFil: Marin, Raul Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; ArgentinaFil: Kembro, Jackelyn Melissa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; Argentin