Summary
Bu da çalışmanın-sol tersine çevrilmiş seçmelere yalnızca taşınabilir aygıtlar tarafından elde tarihli araştırmak için bir protokol öneren nörogörüntüleme kullanarak, hangi-ebilmek var olmak yeni bir ortamda insanlara uyum açığa çıkarmak için etkili bir araç işitsel etki alanı.
Abstract
Bir olağandışı duyusal alan insanların yeni ortama uyum mekanizması ortaya çıkarmak için etkili araçlardan biridir. Önceki çalışmaların en özel gözlükler Prizmalar ile görsel etki alanındaki sıra dışı alanlarda elde etmek için kullandık, adaptasyon için alışılmadık işitsel alanlarda çalışmak için bir metodoloji henüz tam olarak kurulabilmesi vardır. Bu çalışmada kurulumu, yeni bir iletişim kuralına doğrulamak ve sadece giyilebilir aygıtları'nı kullanarak bir sol-sağ tersine çevrilmiş stereofonik sistemi kullanmak ve adaptasyon-sol için eğitim için seçmelere nörogörüntüleme yardımıyla ters öneriyor. Bireysel akustik özellikleri henüz uygulanmadı ve hafif yayılma unreversed seslerin nispeten kontrol edilemez olsa da, inşa cihazı işitme ile birleştiğinde bir 360 ° ses kaynağı yerelleştirme içinde yüksek performans gösterir küçük gecikme ile özellikleri. Ayrıca, bir mobil müzik çalar gibi görünüyor ve günlük hayatına merak uyandırmadan veya diğer bireylerin dikkat çeken olmadan odaklanmak katılımcı sağlar. Adaptasyon etkileri başarıyla algısal, davranış ve sinirsel düzeyde tespit edildi beri bu iletişim kuralı-sol tersine çevrilmiş seçmelere adaptasyon eğitimi için umut verici bir metodoloji sağlar ve için etkili bir araçtır bitmiştir insanlar işitsel etki alanındaki bir roman ortamlara uyum açığa çıkarmak.
Introduction
Yeni ortama uyum sağlam herhangi bir durum yaşamak insanlar için temel işlevlerinden biridir. İnsanlarda çevresel adaptasyon mekanizması açığa çıkarmak için etkili bir araç için aygıtlar tarafından yapay olarak üretilen olağandışı bir duyusal alanıdır. Bu konu ile ilgili önceki çalışmaların çoğunda, prizmalar ile özel gözlükler-sol tersine çevrilmiş vizyon1,2,3,4,5 elde etmek veya yukarı-aşağı için kullanılmıştır tersine çevrilen vizyon6,7. Ayrıca, bir kaç gün için bir aydan fazla maruz kalma gibi görme algısal ve davranışsal uyarlama1,2,3,4,5, ortaya koymuştur 6 , 7 (Örneğin, bir bisiklet2,5,7binmek için yeteneği). Ayrıca, periyodik ölçümleri gibi elektroansefalografi (EEG)1, magnetoencephalography (MEG)3ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI)2, beyin görüntüleme teknikleri kullanarak beyin aktivitesinin 4,5,7, adaptasyon (Örneğin, iki taraflı görsel harekete geçirmek için tek taraflı görsel stimülasyon4, altında yatan sinirsel aktivite değişiklikleri tespit 5). katılımcının görünümü bir ölçüde garip olur ve büyük bir dikkatle katılımcının Emanet korumak gözlemci için gereklidir, prizmalar ile ters vizyon olmadan kesin üç boyutlu (3D) görsel bilgi sağlar giyilebilir bir şekilde herhangi bir gecikme. Bu nedenle, çevresel adaptasyon mekanizması ortaya çıkarılması için metodoloji nispeten görsel etki alanında oluşturulur.
1879'da Thompson pseudophone, "uzay akustik algı ürettiği yanılsamalar aracılığıyla binaural işitme yasalarına soruşturma için bir araç"8kavramı evlenme teklif etti. Ancak, görsel durumlarda1,2,3,4,5,6,7aksine, iki deneme alışılmadık adaptasyon çalışması için yapılmıştır işitsel alanlarda ve göze çarpan hiçbir bilgi, bugüne kadar elde. Sanal işitsel görüntüler9,10geliştirme uzun geçmişine rağmen nadiren 3D seçmelere kontrol için giyilebilir aygıtlar geliştirilmiştir. Bu nedenle, yalnızca birkaç raporları adaptasyon-sol tersine çevrilmiş seçmeler için inceledi. Bir geleneksel aparatı oluşur bir çift geçti ve bir katılımcının kulak kanallar içine eklenmiş trompet kavisli bir tam tersine şekilde11,12. 1928 yılında, Genç ilk bunlar geçti trompet ve onları sürekli olarak en az 3 gün boyunca giydi rapor ya da adaptasyon-sol tersine çevrilmiş seçmeler için test etmek için 85 h toplam. Willey vd. 12 uyum içinde üç katılımcı 3, 7 ve 8 için trompet giyen günler, anılan sıraya göre yeniden test. Eğri trompet kolayca-sol tersine çevrilmiş seçmelere sağlanan ama kayma doğruluğu, taşınabilirlik ve garip görünüm güvenilirliği ile ilgili bir sorun vardı. Tersine çevrilen seçmeler için daha gelişmiş bir aleti sol ve sağ satırları baş/kulaklık ve mikrofon reversely bağlı13,14olan elektronik bir sistemdir. Ohtsubo vd. 13 işitsel ters ilk hiç binaural kulaklık-sabit bir amplifikatör için bağlı oldukları ve performansı değerlendirildi mikrofon kullanarak elde. Daha yakın zamanlarda, Hofman vd. 14 kanal içinde tamamlamak işitme çapraz bağlı ve adaptasyon AIDS 49 h için 3 gün ve 3 hafta, sırasıyla giydiği iki katılımcılar test edilmiştir. Her ne kadar bu çalışmalar ses kaynağı yerelleştirme açık işitsel alanda yüksek performans bildirdin, ses kaynağı yerelleştirme backfield ve elektrikli cihazlar olası bir gecikme asla edilmiş değerlendirildi. Özellikle de Hofman vd.' s çalışma, açık 60 ° kafası sabit durumda ve açık 150 ° bilinmeyen omniazimuth performans düşündüren baş-Alerjik koşulu için işitme cihazı kayma performansını garanti altına alınmıştı. Ayrıca, pozlama süresi ile karşılaştırıldığında daha uzun durumlarda ters vizyon2,4,5uyum ile ilgili olayları algılamak için çok kısa olabilir. Bu çalışmalar hiçbiri beyin aktivitesi beyin görüntüleme teknikleri kullanarak ölçülen var. Bu nedenle, belirsizlik kronolojik zamanmekansal doğruluğu, kısa maruz kalma süreleri ve sigara kullanım-beyin görüntüleme-sol tersine çevrilmiş seçmeler için az sayıda raporunuz ve sınırlı miktarda bilgiye uyum için neden olabilir.
Giyilebilir akustik teknolojisinde son gelişmeler sayesinde, Aoyama ve Kuriki15 -sol inşa içinde başarılı oldu son zamanlarda kullanılabilir hale geldi ve yüksek omniazimuth sistemiyle elde sadece giyilebilir aygıtları kullanarak 3D seçmelere ters zamanmekansal doğruluk. Ayrıca, yaklaşık 1 aylık maruz ters işitme cihazları kullanarak MEG ölçümler için temsilcisi bazı sonuçlar sergiledi. Bu rapora göre biz tanımlamak, bu makalede, kurulumu, detaylı bir iletişim kuralına doğrulamak ve kullanma belgili tanımlık sistem, ve adaptasyon-sol için test etmek için seçmelere olmadan sistem düzenli olarak gerçekleştirilen nörogörüntüleme yardımıyla ters. İnsanlar işitsel etki alanındaki yeni ortama uyum açığa çıkarmak için etkili bir yaklaşımdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm yöntem tanımlamak burada Etik Komitesi, Tokyo Denki Üniversitesi tarafından onaylanmıştır. Katılımcı iletişim kuralının ayrıntılı bir açıklama aldıktan sonra her katılımcı için onam alındı.
1. Kurulum-sol Audition sistem ters
-
Bir katılımcı olmadan tersine çevrilmiş Audition sistem kurulumu
- Doğrusal bir darbe Kodu Modülasyonu (LPCM) kaydedici, binaural mikrofonlar ve binaural kulak içi kulaklık hazırlayın.
- -Sol tersine çevrilmiş analog ses sinyallerini digitalized böylece mikrofon sol ve sağ çizgiler LPCM kaydedici crossly bağlar. Ayrıca, doğruca kulaklık sol ve sağ satırlık kaydedici için tersine çevrilmiş dijitalleşen sinyalleri hemen oynanır şekilde bağlamak.
Not: binaural kulaklık-mikrofon binaural kulaklık istihdam durumunda, kulaklık parçaları yayılma mikrofon parçaları git sesleri azaltmak için kullanmayın. - Mikrofon ve kulaklık her kulak hafif yalıtım ile bir araya toplamak için ses sağlama malzemeleri tarafından koymak ve rüzgar gürültü bastırmak için özel camlar ile mikrofon kapsar.
- Şarj edilebilir piller ve büyük kapasiteli yüksek hızlı hafıza kartı LPCM kaydedicisine yerleştirin ve açın. Kayıt Koşulları doğru ayarlanmış bir şekilde ses sinyalleri bir 24-bit derinliği ile 96 kHz örnekleme hızında bir LPCM biçimi olarak bellek kartına kaydedilir.
- Sistem gövdesi cep-büyüklük bir torbaya koyun.
-
Bir katılımcı ile ters Audition sistem kurulumu
- Tersine çevrilen seçmelere sistemi kulaklık sıkıca kulak kanalları eklemek için katılımcı talimat.
- Sol ve sağ mikrofonlar hatlarında kesin ve baskın-kulak doğruca mikrofon kaydedici bağlamak.
- Katılımcının çıkar ve sistem baskın-kulak tarafında hkr doğrudan öznel ses gücü (normal) yapmak için kayıt ses düzeyini ayarlarken koy talimat ve dolaylı (ters) (mümkün olduğunca yakın) eşit geliyor.
- Ses yüksekliği de baskın kulak için kontrol ve tüm satırları sistemin tekrar bağlanın.
- Sistem katılımcının cebine yerleştirin, ses tellerini katılımcının kıyafetlere uygun şekilde dolaşmış olma önlemek için saptamak ve istenmeyen sesleri almak.
2. sol-sağ doğrulanmasını Audition sistem ters
Not: sol-sağ tersine çevrilmiş seçmelere sistemi, bağımsız olarak sağa ve sola tersine çevrilmesine adaptasyon eğitimi deneyler doğrulamak için aşağıdaki adımları uygulayın.
-
Tersine çevrilen Audition sistem ses kaynağı lokalizasyonu doğrulama
- İlk yönünü yansımasız bir oda merkezinde 0 ° olarak tanımlanan bir dijital açı iletki bulun ve 2 m. sanal daire boyunca bir RADIUS ile bu noktada merkezli bir sanal daire varsayalım, 175 ° için her 5 °--180 ° 72 olası ses kaynaklarını mark bir saat yönünde şekilde ve çemberin merkezine doğru yönettiği bu noktalarda düzlem dalga hoparlörleri kurma.
- Odanın ortasına yakın bir video kamera dijital iletki görüntüsünü kaydetmek için ayarlayın.
Not: iletki görüntüsünü iletki'nın vücut ile hareket başlangıç video görüş alanı tüm olası alanları kapsayacak kadar büyük olmalıdır. Ayrıca, video kamera katılımcının oturma konumu ve ses tanıtımı değil rahatsız etmek için dikkatli bir şekilde yerleştirilmelidir. - Ses kaynağı yerelleştirme iki oturum için hazırlamak: ilk oturumda katılımcı tersine çevrilmiş seçmelere sistemde koymak değil. İkinci oturumda katılımcı ekipman koyar, bu ayarlamanın yanı sıra ve sistem (olarak anlatıldığı adım 1.2) mümkün olduğunca hızlı bir şekilde denetler.
- Getirdiği rahatsızlıkların katılımcılara rehberlik ve 0 ° ses kaynağı ve deneme başlatmak bekleyin daire bakan ortasındaki gözü kapalı.
- Ses kaynağı yerelleştirme iki oturumları yürütmek. Her iki oturum algılanan ses yönü belirtmek için iletki katılımcı bulunmaktadır kesin olarak baş taşımadan mümkün.
- Her oturum için video-iletki ve 65 dB ses basınç seviyesi (SPL) herhangi bir ses kaynakları mevcut 1000 Hz sesleri açı görüntüsünü kaydını Başlat seçimini yapın: rastgele bir yerde sesi başka bir yerde ses için her 10 açık s böyle bir Her yeri bir kez kullanılan yol.
Not: Burada MATLAB ile psikofizik araç16,17,18kullanırız. Her ne kadar bu araç sesleri mevcut için yaygın olarak kullanılır, herhangi bir güvenilir stimülasyon yazılım de kullanılabilir. - Her oturum sonra video kaydı durdurmak ve yeterli süreyi için mola katılımcılara talimat.
- Kaydedilen video iletki üzerinde görüntülenen deneme deneme algısal açıları okumak ve algısal açıdan normal ve fiziksel karşı ters işlem koşullarında karşılaştırarak tersine çevrilmiş seçmelere sistem kayma performansını değerlendirmek ses kaynakları yönü tarafından tanımlanan açı.
-
Tersine çevrilen işitme sisteminin gecikme doğrulama
- Tersine çevrilen seçmelere sistemi hiçbir katılımcı ile sakin bir odada bir masa üzerine koymak.
- Bir çizgi sol mikrofon için kesin ve bir düzlem dalga hoparlör ve sol kulaklık'ın doğru mikrofonu mümkün olduğunca yakın yerleştirin.
- Aynı anda kayıt ' ın doğru mikrofonu hoparlörden doğrudan (normal) geliyor ve sol kulaklık dolaylı (ters) sesler başlatın.
- Mevcut 1-ms hoparlör ile 65 dB SPL bir orta arası uyarıcı aralıklarla gelen sesler'ı tıklatın.
- Denemeler yeterli sayıda sonra sunulması ve sesler kayıt durur.
- Sistem simetrik yapılandırmasını onaylamak için sağ kulaklık ve sol mikrofon kullanarak yukarıdaki aynı adımları yineleyin.
- Yazılım (Örneğin, MATLAB) kullanarak kaydedilmiş ses verileri okumak ve buradan geçen harcanan süre nedeniyle olası bir gecikme karşılık gelen doğrudan (normal) sesleri başlangıçlı zamanlamaları ve dolaylı (ters) sesler arasındaki farkı değerlendirmek Sistem elektrik yolundaki.
3. eğitim-sol adaptasyon Audition ters
-
Tersine çevrilen Audition maruz prosedürü
- Tekrar tekrar onların doğru pozlama herhangi bir zamanda çıkmak için katılımcıların hatırlatıyorsun.
Not: pozlama en kısa zamanda katılımcı hastalık bildirirse veya bir gözlemci katılımcı herhangi bir nedenden dolayı maruz bırakmak istiyor herhangi bir işaret fark ederse durdurmak. - Yeterli sayıda yedek şarj edilebilir pil ve eski yerine koymak onları istediğiniz zaman katılımcının izin vermek büyük kapasiteli yüksek hızlı bellek kartları hazırlayın.
- 1.2. adımda açıklandığı gibi giymek, kalibre ve kendileri tarafından maruz kalma süresi boyunca, kontrol belgili tanımlık tersine çevrilmiş seçmelere sistem katılımcının talimat. Katılımcı her kesintisinden sonra sistemin giyer her zaman aynı yordamı gerçekleştirin.
- Sistemin sürekli olarak yaklaşık bir ay için dışında uyku, yıkanma, beyin görüntüleme ve diğer acil zamanlarda süre yorgunluk günlük yaşam aktiviteleri gerçekleştirmek için katılımcı talimat. Bu gibi durumlarda, sistem kaldırmak ve hemen kulak tıkacı kurtarma uyum önlemek için kulaklarına eklemek için katılımcılar sor.
Not: katılımcı sistem tüm gün ve gece giymek ideal olsa da, sistem uyku ve beklenmedik yüksek sesler ve elektrik şokları, sırasıyla önlemek için banyo giyilmelidir değil ki önerilir. - Pil ve hafıza kartları rutin olarak daha önce pil bitkinlik ve bellek overcapacity, sırasıyla değiştirin. Sistem kaldırmak ve herhangi bir ses üreten olmadan sessiz bir yerde hızlı bir şekilde kulak tıkacı ile değiştirin.
- Bir katılımcı dış, sürücü etrafında taşımak gerektiğinde bir araba katılımcısı katılımcı hareket halinde eşlik veya güvenli ulaşım araçlarının yalnız gerçekleştirilen eylemler için kullanmak isteyin.
Not: Büyük özen gösterilmelidir katılımcının Emanet pozlama süresi boyunca tehlikeye değil için araştırmacı tarafından özellikle katılımcı gittiği zaman dışında. Katılımcı herhangi bir tehlikeli davranışlar gerçekleştirmesini engeller. - Uyum kolaylaştırmak amacıyla, katılımcının bir alışveriş merkezi veya ikiden fazla kişi ile sohbet bir kampüs içinde yürüyüş gibi yüksek işitsel girişi içeren durumlarda deneyim talimat ve iskambil 3D video Oyunlar, mümkün olduğunca uzun bir süre için.
- Bir günlük tutun algısal ve davranış değişiklikleri, deneyimli olayları ve katılımcı fark bir şey hakkında mümkün olduğunca bir gözlemci olarak sık sık öznel bir rapor sunmak katılımcının talimat.
- Hedef maruz kalma süresinden sonra tersine çevrilmiş seçmelere sistem çekmek için katılımcı talimat.
Not: Adaptasyon kurtarma işleminden-sol tersine çevrilmiş seçmeler için incelemek için algısal ve davranış değişiklikleri takip etmek önemlidir.
- Tekrar tekrar onların doğru pozlama herhangi bir zamanda çıkmak için katılımcıların hatırlatıyorsun.
-
Tersine çevrilen Audition maruz sırasında beyin görüntüleme
- Nörogörüntüleme deneyler sırasında mümkün olduğunca yeterince kullanılacak bir görev üzerinde eğitmek için katılımcı talimat.
- Örneğin, bir iki koşul görevde seçmeli reaksiyon süresi, uyumlu ve uyumlu olmayan15gerçekleştirmek için katılımcı tren. Uyumlu durumu derhal sağ işaret parmağı ile sağ kulak içi ses ve sol işaret parmağı ile sol kulak ses cevap oluşur. Uyumsuz durumu derhal sağ kulak ses ile sol işaret parmağı ve sağ işaret parmağı ile sol kulak ses cevap oluşur.
- 1000 Hz sesler 65 dB SPL 0,1 için kullanın pseudorandomly iki kulak tarafında görünür 2.5-3.5 s arası uyarıcı aralığını bir iyimsersin.
- Tersine çevrilen seçmelere maruz önce eğitimli görev bir beyin görüntüleme experiment kuralları.
- Örneğin, seçmeli reaksiyon zamanı görev15altında sol ve sağ parmak yanıtlarının yanı sıra MEG veya EEG yanıtları kaydedin. İki uyumlu ve alternatif olarak en az 30 arası blok zaman aralığı ile düzenlenmiş iki uyumlu blok görev oluşan s ve plastik kulak tüpleri ile eklenen kulaklık aracılığıyla her blok için 80 kez göründüğünde sesleri ile.
Not: 122-kanal MEG sistemi Aoyama ve Kuriki15içinde kullanılmış olmasına rağmen bir çok kanallı EEG sistemi de bu iletişim kuralı için uygundur. - MEG/EEG kaydı için 1 kHz ve analog kayıt passband 0,03 – 200 Hz, örnekleme hızı ayarlayın.
- Örneğin, seçmeli reaksiyon zamanı görev15altında sol ve sağ parmak yanıtlarının yanı sıra MEG veya EEG yanıtları kaydedin. İki uyumlu ve alternatif olarak en az 30 arası blok zaman aralığı ile düzenlenmiş iki uyumlu blok görev oluşan s ve plastik kulak tüpleri ile eklenen kulaklık aracılığıyla her blok için 80 kez göründüğünde sesleri ile.
- Yaklaşık bir 1 aylık pozlama sırasında tersine çevrilmiş seçmeler, beyin görüntüleme eğitimli görev altında her hafta tersine çevrilmiş seçmelere sistemi olmadan öncesi pozlama deney (adım 3.2.2) olduğu gibi tam olarak aynı şekilde deneyler.
Not: Sistem hemen önce kaldırılır ve hemen her deneyden sonra giy. - Bir hafta sonra çekim öncesi pozlama deney (adım 3.2.2) olarak tam olarak aynı şekilde eğitimli görev bir beyin görüntüleme experiment kuralları.
- Toplanan veriler öncesinde, sırasında ve uzun süre sol-sağ tersine çevrilmiş seçmelere maruz analiz.
- Örneğin, göz ile ilgili eserler ile kontamine dönemini reddetme sonra ön uyaran aralığı uzaklık kaldırma ve alçak-geçiren 40 Hz'de süzme ayarlama önce 100 ms MEG/EEG verilerden 500 MS için ses başlangıçlı sonra ortalama uyarıcı-tepki uyumlu ve uyumlu olmayan koşullar15.
- Bir MEB kullanarak yazılım paketi19,20, kortikal yüzey görüntülerde overlaid kaynakları dinamik istatistik parametrik haritalar (dSPMs) ile beyin aktivitesinin tahmin ve beyin aktivitesi ile yoğunluklarda ölçmek en az-norm (MNEs) ortalama veri her zaman noktası için tahmin ediyor.
- Her koşul için ses başlangıçlı sonra işitsel-motor fonksiyonel bağlantı verilerinden tek deneme sıfır demek MEG/EEG 90 500 MS hesaplamak
Not: Burada işimize MATLAB ile birden fazla varyasyon Granger nedensellik Toolbox21. - Davranışsal verileri için uyarıcı-tepki uyumlu ve uyumsuz koşulları için kötü tepki süreleri hesaplamak.
- Nörogörüntüleme deneyler sırasında mümkün olduğunca yeterince kullanılacak bir görev üzerinde eğitmek için katılımcı talimat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Burada gösterilen temsilcisi sonuçları Aoyama ve Kuriki15üzerinde temel alır. Mevcut iletişim kuralı-sol tersine çevrilmiş seçmelere yüksek kronolojik zamanmekansal hassasiyetle elde. Şekil 1 ses kaynağı yerelleştirme üzerinde 360 ° yönlere önce ve hemen sonra altı katılımcı, sol-sağ tersine çevrilmiş seçmelere sistemi (Şekil 1A), üzerine koyarak kosinüs benzerlik tarafından belirtildiği şekilde gösterir. Şekil 1Badımında gösterildiği gibi normal durumda algısal açıdan oldukça iyi fiziksel açıları ile ilişkili (pozitif korelasyon, ayarlanabilir R2 0,99 =). Tersine çevrilmiş durumda algısal açıdan da iyi fiziksel açıları ile ilişkili (negatif korelasyon, ayarlanan R2 0,96 =; Ayrıca bkz. Şekil 4 Aoyama ve Kuriki15' te), orada her ne kadar hafif bir algısal önyargı saat yönünün tersine döndürme, özellikle sağ ön ve sol arka yönde gelen sesler için doğru. Özellikle, tersine çevrilmiş durumda algısal açıdan daha normal durumda ters düzenlenmiş algısal açıları ile ilişkili ( R2 ayarlanabilir 0,98 =) olarak gösterildiği Şekil 1 cfiziksel açıdan daha. Ayrıca, sistemin potansiyel bir gecikme mevcut iletişim kuralı da böylece diğer bireyler tarafından fark edilmeden herhangi bir stres kaçınarak bir mobil müzik çalar ile müzik dinleme gibi doğal bir giyen görünümü elde sürekli 2 Bayan olarak tahmin edildi.
Şekil 1: ses kaynağı yerelleştirme 360° yönde önce ve hemen sonra altı katılımcı-sol tersine çevrilmiş seçmelere sistemi üzerine koyarak. (A) inşa sol-sağ ters seçmelere sistem. (B) kosinüs arasında benzerlik algısal açıları ve fiziksel işareti düzenlenir açılar normal (mavi) ve (kırmızı) koşulları (düzensiz) fiziksel açılar karşı anılan sıraya göre çizilen ters. Fiziksel açıdan doğrudan kosinüs benzerlik normal durum için kullanılırken, fiziksel açıları belirtileri tersine çevrilmiş durumda tersine çevrilir. (C) tersine çevrilmiş durumda algısal açıları ve normal durumda ters düzenlenmiş algısal açıları arasında kosinüs benzerlik fiziksel açıları (mor) karşı çizilen. Bu rakam Aoyama ve Kuriki15değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Mevcut Protokolü algısal değişiklikleri tersine çevrilmiş seçmeye yaklaşık 1 aylık pozlama sırasında bir nispeten erken sahne alanı'ndan ortaya koydu. Her ne kadar bir duygu tuhaflığı sadece maruz kaldıktan sonra rapor edildi, pozlama bir hafta içinde azalmaya başladı ve düşmeye devam etti zaman içinde daha fazla. Yansıma sesler yavaş yavaş da görsel bilgi ve hareketleri ile oluştu normal olarak algılanan. Bir hafta sonra pozlama süresi, tüm değişiklikleri ön maruz düzey döndürdü. Mevcut protokol uyum yatan sadece algısal aynı zamanda davranış ve sinirsel değişiklikler algıladı. Şekil 2 değişiklikleri pozlama zaman temsilcisi katılımcı içinde Seçmeli reaksiyon zamanı görev sırasında davranışsal ve sinirsel tepkiler gösterir. Şekil 2Agösterildiği gibi yanıt-uyumsuz sesler için kötü tepki süreleri genel olarak pozlama öncesi döneme ait yanıt uyumlu seslere üçüncü hafta için daha uzun, ama dördüncü haftasında biraz daha kısa oldu. Bu göreli inversiyon kötü tepki süreleri uyumluluk bakılmaksızın geçici uzama ikinci haftasında izledi. Maruz kaldıktan sonra tepki süreleri için başlangıç düzeyi döndü demek. Her ne kadar uyumlu uyumsuz ilişki inversed MEB yoğunluklarda sol ve sağ N1m bileşenleri Şekil 2B, gösterildiği gibi kötü tepki süreleri için benzer eğilimler sergiledi. N1m bileşenleri farklı işitsel uyarılmış alanları yaklaşık 90 ms sonra ses başlangıçlı gözlenen, ve onların kaynak dSPMs kullanarak ikili üstün zamansal uçaklar içinde bulunan için doğrulandı. Genel olarak, uyarıcı-tepki uyumlu koşullarda yoğunluklarda bu üçüncü hafta öncesi pozlama dönemindeki uyumsuz koşullarında daha yüksek, ama dördüncü haftasında biraz daha düşük idi. Bu göreli inversiyon ikinci haftasında yoğunluklarını bakılmaksızın uyumluluk ve laterality geliştirme geçici izledi. Maruz kaldıktan sonra ilk düzeylere döndüler.
Şekil 2: davranış ve nöral yanıt temsilcisi katılımcı seçmeli reaksiyon zamanı görev sırasında. (A) tepki süreleri uyarıcı-tepki için uyumlu ve uyumlu olmayan koşullar demek. (B) sol ve sağ işitsel N1m yoğunluklarını en az-norm tahminlere göre Değerlendirilmiş olarak uyarıcı-tepki uyumlu ve uyumsuz koşulları için. Sarı bölgeler-sol tersine çevrilmiş seçmeye maruz bir dönemi belirtin. Bu rakam Aoyama ve Kuriki15değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Ayrıca, mevcut Protokolü değişiklikleri sol ve sağ işitsel fonksiyonel bağlantı içinde ve motor alanları iki katılımcılar, seçmeli reaksiyon zamanı görev sırasında Şekil 3' te gösterilen ortaya koydu. Fonksiyonel bağlantı bir eşik p < 0,05, Granger nedensellik testiyle sınandı. Başlangıçta, bu motor işitsel alanlarda birbirleriyle uyarıcı ve tepki ne olursa olsun iletişime geçti. Ancak, tersine çevrilmiş seçmeler için maruz kaldıktan sonra işitsel-motor bağlantısı kararsız oldu. Özellikle, ikinci haftasında işitsel-motor bağlantı büyük ölçüde, özellikle şu motor-için-işitsel geribildirim ve sol sağ motor iletişim kesilmiş olabilir. Hemen sonra bağlantı ilk hafta düzeyinde yeniden elde etmek ve ilk seviyeye maruz kaldıktan sonra geri döndü.
Resim 3: iki katılımcılar seçmeli reaksiyon zamanı görev sırasında Granger nedensellik testler tarafından test edilmiş olarak işitsel-motor fonksiyonel bağlantı. Kırmızı, sarı ve yok arrow(s) belirtmek p < 0,05 bir eşik önemi gösterdi katılımcı sayısı (N = 2, 1 ve 0, sırasıyla). LM ve RM sırasıyla sol ve sağ motor alanlar, göstermek ve LA ve RA sırasıyla sol ve sağ işitsel alanlar, göstermek. Bu rakam Aoyama ve Kuriki15değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
-Sol tersine çevrilmiş seçmelere adaptasyon insanlar roman işitsel ortama uyum açığa çıkarmak için etkili bir araç olarak çalışmak için bir metodoloji kurmaya yönelik önerilen iletişim kuralı. Temsilcisi sonuçlarına göre kanıtladığı gibi inşa aparatı-sol tersine çevrilmiş seçmelere yüksek kronolojik zamanmekansal hassasiyetle elde. Tersine çevrilen seçmelere11,12,13,14 için önceki aygıtlar çoğunlukla açık işitsel alanında güvenilir olmasına rağmen bu iletişim kuralı bir 360º ses kaynağı yüksek performans sağlar Yerelleştirme işitme özellikleri ile birleştiğinde. Ayrıca, olası bir gecikme 2 kayıp elektrik yol asla diğer elektronik aygıtlar13,14' te değerlendirilmiştir, sistemdeki MS insan geçici işitme keskinliği22 nedeniyle önemsiz olarak kabul edilir . 11,12 garip bir görünüme sahip ve rahatsız uygun eğimli trompet geleneksel cihazları, aksine mevcut protokolünde kullanılan ters seçmelere sistemi bir mobil müzik çalar gibi görünüyor ve bir katılımcıya sağlar günlük hayatına merak uyandırmadan veya diğer bireylerin dikkat çeken olmadan odaklanmak. Bu noktada, tersine çevrilmiş vizyon prizmalar1,2,3,4,5,6,7 kullanarak için aygıtlar için bile üstün olduğunu . Nitekim, temsilcisi sonuçlarına göre kanıtlandığı aparatı giyen yaklaşık 1 ay-sol tersine çevrilmiş seçmeler, algısal, davranış ve sinirsel düzeyde uyum elde. Önceki iletişim kuralları11,12,13,14olduğu gibi uzun araştırma dönemi ve zorluklar nedeniyle birçok katılımcı ile deneyler gerçekleştirmek için oldukça zorlu Katılımcı işe alım. Ancak, tek tek sonuçları güvenilir, zengin ve değerli işitsel adaptasyon hakkında bilgiler (ayrıntılı bilgi için bkz: Aoyama ve Kuriki15). Bu nedenle, mevcut iletişim kuralı daha belirgin bir şekilde önceden bilgi adaptasyon11,12hakkında başarısız olan herhangi bir önceki Protokolü tersine çevrilmiş seçmelere uyum kolaylaştırmak için çok daha iyi uygundur, 13,14.
Bir temel dayanak noktası önerilen iletişim kuralındaki en yüksek önceliğe katılımcının emniyet, sağlık, olmalı ve maruz kalma tersine çevrilmiş seçmeler sırasında olacaktır. Bunlar korumak için bir gözlemci büyük özen ve mümkün olduğu kadar özellikle sırasında ve hemen sonrasında maruz kalma süresi katılımcı ile iletişim. Bir gözlemci koşullardan yetersiz ise, pozlama hemen durdurmanız gerekir. Bunun dışında Protokolü'nün en önemli adımlardan biri için mümkün olduğu kadar yüksek işitsel girişi içeren durumlarda deneyim katılımcının talimat etmektir. Retina giriş iyi Uzaysal Çözünürlük23,24bulunduğu görsel durumlarda farklı olarak tersine çevrilmiş seçmelere maruz düşük işitsel Uzaysal Çözünürlük25,26nedeniyle daha az etkilidir. Buna ek olarak, bir kişi için yüksek işitsel girişleri tabi tutulur sürece çevre işitsel etkinlikleri günlük yaşamda seyrek ortaya çıkar. Ayrıca, sesler yön ve lateralized olmak için yeterli değil, ama sesler de diğer duyusal bilgileri veya uyum kolaylaştırmak için hareket tarafından eşlik edilmelidir. Bu adım, alt veya bile edinilmiş hiçbir etkisi bekleniyor. Başka bir önemli adım ilk nörogörüntüleme deneme önce böylece belirli bir düzeyde görev performansı yakınsar bir görevde mümkün olduğunca yeterli düzeyde eğitim katılımcı talimat etmektir. Adaptif ve etkileri zaman içinde öğrenme görev arasında ayırmak oldukça zor olduğundan bu davranış ve nöral yanıt, adaptif etkisi kesin bir şekilde değerlendirilmesi için gereklidir. Ön azaltma etkisi böylece öğrenme görevin daha fazla uyum analizi teşvik etmektedir.
Mevcut Protokolü esnek, deneysel ekipman durumu ve çalışmada bağlı olarak değiştirilebilir. Örneğin, tersine çevrilmiş işitme sisteminin ses kaynağı yerelleştirme doğrulamak için bunun yerine başka bir kurulan yöntemi yerine dijital açı iletki ve yeterince sakin bir ses yalıtımlı oda, ses kaynağı yerelleştirme için istihdam için kabul edilir bir yansımasız oda. Adaptasyon-sol tersine çevrilmiş seçmeler için çalışmaya, pozlama süresi kısaltılmış uzun süreli veya ve nörogörüntüleme sıklığı daha düşük veya daha yüksek, duruma göre olabilir. İleri çalışmalar için bu adaptasyon sonra iyileşme sürecini araştırmak için daha sık maruz kalma süresinden sonra beyin görüntüleme gerçekleştirmek için tavsiye edilir. Nörogörüntüleme kullanılamıyorsa, Davranışsal deney nörogörüntüleme deneyler değiştirmek mümkündür. Bu protokol için katılımcı kaçınılmaz nedenlerden dolayı maruz kalma geçici çıkarma cezası isteyecek bir olasılık vardır. Katılımcı kulak tıkacı kulaklarına askıya alınmış döneminde ekleme yapmayı kabul etmediği sürece, pozlama readaptation bilinmeyen kurtarma etkileri nedeniyle sonlandırıldı; Yeni bir deneme ile başka bir katılımcı başlatılmalıdır. Başka bir olası sorun öznel ses yüksekliği sol ve sağ sesler arasında bir denge sistemi ile veya başka bir nedenle fiziksel temas nedeniyle belirsiz olur. Bu durumda, katılımcı, ön taraftan yayılan sesler sadece ön tarafta ses readjusting önce yerelleştirilmiştir Eğer gözleri kapalı, onaylamak için tavsiye edilir.
Mevcut cihaz yüksek performans 360 ° ses kaynağı yerelleşme gösterdi rağmen sonuçları saat yönünün tersine döndürme, özellikle sağ ön ve sol arka yönde gelen sesler için doğru hafif bir algısal önyargı belirtti. Kulaklık düzgün katılımcının kulak kanalları eklenir varsayılarak, iki olasılık yerelleştirme asimetrik bozulma için kabul edilir: bireysel akustik özellikleri ve yayılma, unreversed sesleri. Akustik özellikleri genellikle ilgili transfer işlevleri (HRTFs)27modellenmiştir ve ortak HRTFs herhangi bir katılımcı aparatı belirli en iyi duruma getirme olmadan geçerli sürümünde kullanılır. Böylece, her katılımcı ve kulak için bireysel HRTFs uygulayarak cihazlar geliştirmek için oda var. Buna ek olarak, hafif yayılma unreversed seslerin nispeten kontrol edilemez. Mikrofon ve kulaklık sistemin parçalarını ayrılması yayılma azaltır ve her zamanki sesler algılanabilir kemik iletken28oluşturmak olası değildir, ancak yayılma tamamen giyilebilir bir şekilde önlemek Teknik olarak zordur. Ayrıca, pozlama sırasında hemen hemen kendi ürettiği sesler kemik yürütülen kontrol mümkün değildir; Böylece, hiçbir şey yapmak ama onlar için bir simetrik dağılım varsaymak vardır. Bu nedenle, bu bireysel HRTFs uygulanması aparatı geliştirmek ve daha etkili uyum elde etmek için öncelikli olduğunu kabul edilir.
Bilgimizi, hassas-sol tersine çevrilmiş seçmelere beyin görüntüleme ile uzun vadeli adaptasyon eğitimi için kurulan ilk başarılı iletişim kuralı bu. Ayrıca, bu iletişim kuralı hem işitsel hem de multisensory araştırma geniş uygulanabilirliği için büyük bir potansiyele sahiptir. Örneğin, bir mikro işlemciden birleşmeyle sistem genel olarak rightward bir üst karakter veya bir sıkıştırma merkeze doğru işitsel alanı gibi işitsel alanda farklı değişiklikler ikna etmek için ayarlanması. Mekansal bilgi önemlisi duyusal yöntemleri arasında işlenir, değiştirilmiş işitsel alan Zwiers ve ark. için benzer bir şekilde multisensory kayma ayarlamayı mekanizmaları ortaya çıkarmak için güçlü bir araç olabilir prizma lens ile dağınık şekilde takmış etkileri bildiren 29, ses kaynağı yerelleştirme vizyonunu sıkıştırılmış. Günümüzde, EEG ve fMRI30, eş zamanlı kullanımı gibi multimodal bir şekilde şu anda mevcut teknikleri kullanmak için giderek daha popüler hale geliyor ve gecikmiş bir kombine kullanımı Transkraniyal beyin stimülasyonu ve EEG/MEG31. Bunların zayıflıklarından için karşılıklı iki beyin görüntüleme teknikleri aynı anda kullanılmasına dengeler iken, gecikmeli ortaya beyin fonksiyonları etkiler nedeni ile ilgili neurostimulation ve beyin görüntüleme teknikleri kombine nörogörüntüleme kullanarak neurostimulation. Özellikle, deneysel bir düzeni mevcut Protokolü'nün ikinci durumda genişletilmiş bir versiyonu kabul edilebilir. Neurostimulation teknikleri, sürekli Barcelona'da olağandışı duyusal alan içeren giyilebilir bir cihaz giyen uyum etkiler neden olur. Bu etkileri daha sonra bir beyin görüntüleme tekniği ile ölçülebilir. Bu nedenle, Gecikmeli kombine giyilebilir bir aparatı kullanımı ve beyin görüntüleme tekniği (olarak kısaca sivri uçlu dışarı Aoyama ve Kuriki15) uyum ile ilgili beyin fonksiyonları ortaya koymaktadır. Genel bir bakış açısından bu düzeni Uyarlamalı etkileri çeşitli beyin görüntüleme çalışmaları yeni görüşler sağlar. Sonuç olarak, bu programı kapsamında mevcut protokol insanlar işitsel etki alanındaki yeni ortama uyum ortaya çıkarmak için bir araç olarak sağa ve sola tersine çevrilmiş seçmelere eğitimi için umut verici bir metodoloji sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazar ifşa etmek hiçbir şey vardır.
Acknowledgments
Bu eser kısmen JSP'ler KAKENHI Grant numarası JP17K00209 hibe tarafından desteklenmiştir. Yazar Takayuki Hoshino ve Kazuhiro Shigeta teknik yardım için teşekkürler.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Linear pulse-code-modulation recorder | Sony | PCM-M10 | |
| Binaural microphones | Roland | CS-10EM | |
| Binaural in-ear earphones | Etymotic Research | ER-4B | |
| Digital angle protractor | Wenzhou Sanhe Measuring Instrument | 5422-200 | |
| Plane-wave speaker | Alphagreen | SS-2101 | |
| Video camera | Sony | HDR-CX560 | |
| MATLAB | Mathworks | R2012a, R2015a | R2012a for stimulation and R2015a for analysis |
| Psychophysics Toolbox | Free | Version 3 | http://psychtoolbox.org |
| Insert earphones | Etymotic Research | ER-2 | |
| Magnetoencephalography system | Neuromag | Neuromag-122 TM | |
| Electroencephalography system | Brain Products | acti64CHamp | |
| MNE | Free | MNE Software Version 2.7, MNE 0.13 |
https://martinos.org/mne/stable/index.html |
| The Multivariate Granger Causality Toolbox | Free | mvgc_v1.0 | http://www.sussex.ac.uk/sackler/mvgc/ |
References
- Sugita, Y. Visual evoked potentials of adaptation to left-right reversed vision. Perceptual and Motor Skills. 79 (2), 1047-1054 (1994).
- Sekiyama, K., Miyauchi, S., Imaruoka, T., Egusa, H., Tashiro, T. Body image as a visuomotor transformation device revealed in adaptation to reversed vision. Nature. 407 (6802), 374-377 (2000).
- Takeda, S., Endo, H., Honda, S., Weinberg, H., Takeda, T. MEG recording for spatial S-R compatibility task under adaptation to right-left reversed vision. Proceedings of the 12th International Conference on Biomagnetism. , Espoo. 347-350 (2001).
- Miyauchi, S., Egusa, H., Amagase, M., Sekiyama, K., Imaruoka, T., Tashiro, T. Adaptation to left-right reversed vision rapidly activates ipsilateral visual cortex in humans. Journal of Physiology Paris. 98 (1-3), 207-219 (2004).
- Sekiyama, K., Hashimoto, K., Sugita, Y. Visuo-somatosensory reorganization in perceptual adaptation to reversed vision. Acta psychologica. 141 (2), 231-242 (2012).
- Stratton, G. M. Some preliminary experiments on vision without inversion of the retinal image. Psychological Review. 3 (6), 611-617 (1896).
- Linden, D. E., Kallenbach, U., Heinecke, A., Singer, W., Goebel, R. The myth of upright vision. A psychophysical and functional imaging study of adaptation to inverting spectacles. Perception. 28 (4), 469-481 (1999).
- Thompson, S. P. The pseudophone. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science: Series 5. 5 (50), 385-390 (1879).
- Wenzel, E. M. Localization in virtual acoustic displays. Presence: Teleoperators & Virtual Environments. 1 (1), 80-107 (1992).
- Carlile, S. Virtual Auditory Space: Generation and Applications. , Springer-Verlag. Berlin Heidelberg. (2013).
- Young, T. P. Auditory localization with acoustical transposition of the ears. Journal of Experimental Psychology. 11 (6), 399-429 (1928).
- Willey, C. F., Inglis, E., Pearce, C. H. Reversal of auditory localization. Journal of Experimental Psychology. 20 (2), 114-130 (1937).
- Ohtsubo, H., Teshima, T., Nakamizo, S. Effects of head movements on sound localization with an electronic pseudophone. Japanese Psychological Research. 22 (3), 110-118 (1980).
- Hofman, P. M., Vlaming, M. S., Termeer, P. J., van Opstal, A. J. A method to induce swapped binaural hearing. Journal of Neuroscience Methods. 113 (2), 167-179 (2002).
- Aoyama, A., Kuriki, S. A wearable system for adaptation to left-right reversed audition tested in combination with magnetoencephalography. Biomedical Engineering Letters. 7 (3), 205-213 (2017).
- Brainard, D. H.
- Pelli, D. G. The VideoToolbox software for visual psychophysics: transforming numbers into movies. Spatial Vision. 10 (4), 437-442 (1997).
- Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D. What's new in Psychtoolbox-3? Perception. 36 (14), ECVP Abstract Supplement (2007).
- Gramfort, A., et al. MEG and EEG data analysis with MNE-Python. Frontiers in Neuroscience. 7, 267 (2013).
- Gramfort, A., et al. MNE software for processing MEG and EEG data. NeuroImage. 86, 446-460 (2014).
- Barnett, L., Seth, A. K. The MVGC multivariate Granger causality toolbox: a new approach to Granger-causal inference. Journal of Neuroscience Methods. 223, 50-68 (2014).
- Green, D. M.
- He, S., Cavanagh, P., Intriligator, J. Attentional resolution and the locus of visual awareness. Nature. 383 (6598), 334-337 (1996).
- Anton-Erxleben, K., Carrasco, M. Attentional enhancement of spatial resolution: linking behavioural and neurophysiological evidence. Nature Reviews Neuroscience. 14 (3), 188-200 (2013).
- Perrott, D. R., Saberi, K. Minimum audible angle thresholds for sources varying in both elevation and azimuth. Journal of the Acoustical Society of America. 87 (4), 1728-1731 (1990).
- Grantham, D. W., Hornsby, B. W., Erpenbeck, E. A. Auditory spatial resolution in horizontal, vertical, and diagonal planes. Journal of the Acoustical Society of America. 114 (2), 1009-1022 (2003).
- Xie, B. Head-Related Transfer Function and Virtual Auditory Display. , J. Ross Publishing. Plantation. (2013).
- Stenfelt, S. Acoustic and physiologic aspects of bone conduction hearing. Advances in Oto-Rhino-Laryngology. 71, 10-21 (2011).
- Zwiers, M. P., van Opstal, A. J., Paige, G. D. Plasticity in human sound localization induced by compressed spatial vision. Nature Neuroscience. 6 (2), 175-181 (2003).
- Huster, R. J., Debener, S., Eichele, T., Herrmann, C. S. Methods for simultaneous EEG-fMRI: an introductory review. Journal of Neuroscience. 32 (18), 6053-6060 (2012).
- Veniero, D., Vossen, A., Gross, J., Thut, G. Lasting EEG/MEG aftereffects of rhythmic transcranial brain stimulation: level of control over oscillatory network activity. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 477 (2015).
