Demostramos experimentalmente por primera vez, a través del condicionamiento asociativo audiovisual, la capacidad de los peces adultos para discriminar entre sonidos complejos. Utilizamos un enfoque naturalista para desarrollar y desplegar un ensayo con entrenamiento automatizado. Mostramos que los peces cebra adultos que nadan libremente pueden discriminar entre tipos de sonido de frecuencia constante y modulada en frecuencia. Analizamos los datos de comportamiento utilizando métodos de aprendizaje automático establecidos para el seguimiento sin marcadores de animales. Explicamos el comportamiento de toma de decisiones de los peces cebra basado en un modelo computacional publicado y sus fundamentos neuronales. Nuestro sistema puede escalarse hacia abajo o hacia arriba en tamaño para entrenar especies invertebradas pequeñas o vertebrados más grandes, respectivamente, incluyendo especies de mamíferos.