Summary
Настоящее исследование предлагает протокол расследовать адаптации слева направо обращенном прослушивание только посредством носимых устройств, используя нейровизуализации, который может быть эффективным инструментом для расчехлять адаптации людей к среде роман в слуховой домен.
Abstract
Необычные сенсорные пространство является одним из эффективных инструментов раскрыть механизм адаптации людей к среде роман. Хотя большинство предыдущих исследований использовали специальные очки с призмами для достижения необычные пробелы в области визуального, методологии для изучения адаптации к необычным слухового пространства пока полностью установлено. Это исследование предлагает новый протокол настройки, проверить и использовать левый правый обращенном стереофонические системы, используя только носимых устройств, и изучение адаптации влево-вправо обратить вспять прослушивание с помощью нейровизуализации. Хотя отдельные акустические характеристики еще не реализованы, и незначительные побочные unreversed звуков относительно неконтролируемых, построен аппарат показывает высокую производительность в 360° локализации источника звука, в сочетании с слуха характеристики с небольшой задержкой. Кроме того он выглядит как мобильный музыкальный проигрыватель и позволяет участник сосредоточиться на повседневной жизни не возбуждая любопытство или обратив внимание других людей. Поскольку последствия адаптации были успешно обнаружен на уровне восприятия, поведенческих и нейронные, сделан вывод, что этот протокол обеспечивает перспективным методологии для изучения адаптации обращенном прослушивание слева направо и является эффективным инструментом для Расчехлять адаптации людей к Роман сред в слуховой области.
Introduction
Адаптируемость к Роман окружающей среды является одной из основных функций для людей, чтобы жить устойчиво в любой ситуации. Один эффективный инструмент для раскрытия механизма экологической приспособляемости в организме человека является необычной сенсорной пространство, которое производится искусственно аппараты. В большинстве предыдущих исследований, посвященных этой теме были использованы специальные очки с призмами для достижения слева направо обращенном видение1,2,3,,45 или вверх вниз вспять видение6,7. Кроме того воздействие такого видения от нескольких дней до более чем одного месяца показал восприятия и поведенческие адаптации1,2,3,4,5, 6 , 7 (например, возможность кататься велосипедов2,5,7). Кроме того периодические измерения активности мозга, с использованием методов нейровизуализации, например электроэнцефалографии (ЭЭГ)1, Магнитоэнцефалография (Мэг)3и функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ)2, 4,5,7, обнаружены изменения в нервной деятельности, лежащие в основе адаптации (например, двусторонние визуальные активации для односторонних визуальной стимуляции4, 5). Хотя участника внешний вид становится странно в определенной степени и большую осторожность необходима для наблюдателя для поддержания безопасности участника, обращенном видение с призмами обеспечивает точные трехмерные (3D) визуальную информацию без Любая задержка в носимых манере. Таким образом относительно методологии для раскрытия механизма экологической приспособляемости устанавливается в области визуального.
В 1879 году Томпсон предложил концепцию pseudophone, «инструмент для изучения законодательства бинауральный прослушивание с помощью иллюзии, которые она производит в акустических восприятие пространства»8. Однако, в отличие от визуального случаях1,2,3,4,5,6,7, несколько были предприняты попытки изучить процесс адаптации к необычным к настоящему времени был получен слухового пространства и не заметны знаниям. Несмотря на долгую историю разработки виртуального слуховые показывает9,10редко разработаны переносные аппараты для управления 3D прослушивание. Таким образом лишь в нескольких докладах рассмотрены адаптации обращенном прослушивание слева направо. Один традиционный аппарат состоит из пары изогнутые трубы, которые пересекли и вставляется в каналов уха слушателя в другой манере11,12. В 1928 году, молодой впервые сообщил использование этих пересек труб и носили их непрерывно в течение 3 дней в большинстве или в общей сложности 85 h для тестирования адаптации обращенном прослушивание слева направо. Уилли и др. 12 повторно адаптации в трех участников, носить труб для 3, 7 и 8 дней, соответственно. Изогнутые трубы легко условии обращенном прослушивание слева направо, но были проблемы с надежностью пространственная точность, удобство при переноске и странный вид. Более продвинутые аппарат для прослушивания в обратном порядке – электронная система, в котором левой и правой линии головы/Наушники и микрофоны, наоборот подключенных13,14. Охцубо и др. 13 достигли слуховой разворота, используя первый когда-либо бинаурального наушников микрофоны, которые были подключены к фиксированной усилитель и оценить его производительность. Совсем недавно, Hofman и др. 14 сшитого завершить в канал слуховые и адаптации в двух участников, которые носили СПИДа для 49 h 3 дня и 3 недели, соответственно. Хотя эти исследования сообщили высокой производительности локализации источника звука в области передней слуховой, никогда не были оценены локализации источника звука в заднюю часть и потенциальной задержки электрических устройств. Особенно в Hofman et al.' s исследования, пространственной производительность слуховых был гарантирован для передней 60° в голову Исправлена состояния и для передней 150° в состоянии головы бесплатно, предлагая производительность неизвестные omniazimuth. Кроме того в период воздействия может быть слишком коротким для обнаружения явлений, относящихся к адаптации по сравнению с больше случаев обращенном видение2,4,5. Ни одно из этих исследований измеряли активность мозга, с использованием методов нейровизуализации. Таким образом неопределенность в пространственно-временных точность, периоды экспозиции и неиспользования нейровизуализации может быть причин для малого числа докладов и ограниченное количество знаний по адаптации обращенном прослушивание слева направо.
Благодаря последние достижения в носимых акустической технологии Аояма и Курики15 преуспело в создании слева направо вспять 3D прослушивание с использованием только носимых устройств, которые недавно стали доступны и достичь omniazimuth системы с высокой пространственно-временных точность. Кроме того обращенном прослушивание с помощью аппарата примерно 1 месяц подверженности выставлены некоторые представитель результаты измерений Мэг. Основываясь на этом докладе, мы описываем, в этой статье, подробный протокол настройки, проверки и использования системы, и проверить адаптация влево-вправо обратить вспять прослушивание с помощью нейровизуализации, которое выполняется периодически без системы. Этот подход является эффективным для расчехлять адаптации людей к среде роман в слуховой области.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все методы, описанные здесь были одобрены Комитет этики университета Токио Denki. Для каждого участника информированное согласие было получено после того, как участник получил подробное объяснение протокола.
1. Установка слева направо вспять прослушивание системы
-
Установка системы обращенном прослушивание без участник
- Подготовьте записи (LPCM) линейная импульсно код модуляция, бинауральные Микрофоны и бинауральные в наушники-вкладыши.
- Соединить левой и правой линии микрофонов сердито LPCM рекордер, чтобы оцифрованных слева направо обращенном аналоговые звуковые сигналы. Кроме того соединить линии левый и правый наушники прямо через диктофон чтобы обращенном оцифрованных сигналов немедленно играл.
Примечание: В случае использования бинаурального наушники Микрофоны как бинауральный наушники, не используйте наушники частей для уменьшения распространения звуков, которые проходят через микрофон частей. - Положите тела Микрофоны и наушники вместе для каждого уха с легким изоляции звука расстойки материалами и охватывают Микрофоны с посвященный ветровых стекол для подавления шума ветра.
- Вставьте аккумуляторы и высокоскоростной памяти большой емкости карты в LPCM рекордер и включите его. Настроить запись условия правильно таким образом, что звуковые сигналы записываются на карте памяти в формате LPCM на дискретизации 96 кГц с 24-разрядной глубиной.
- Место тела системы в карманный сумку.
-
Установка системы обращенном прослушивание с участником
- Проинструктируйте участников плотно вставить наушники системы обращенном прослушивание каналов уха.
- Линии для левого и правого Микрофоны отключите и подключите Доминант ухо части прямо через микрофон для записи.
- Поручить участник снять и поставить на стороне Доминант уха системы многократно при регулировке громкости звука магнитолы сделать субъективной громкости прямого (нормальный) и косвенные (реверс) звучит равных (как можно ближе).
- Проверьте громкость для недоминирующих уха также и подключить все линии системы обратно снова.
- Установите систему в карман участника, исправить шнуры на участника одежду надлежащим образом, чтобы предотвратить их от запутывания и забрать нежелательных шумов.
2. Проверка влево вправо обратить вспять прослушивание системы
Примечание: Выполните следующие действия для проверки слева направо обращенном прослушивание системы, независимо от того, эксперименты, изучение адаптации к левый правый разворот.
-
Проверка локализации источника звука обращенном прослушивание системы
- Найдите цифровой угол транспортир, чьи начальное направление определяется как 0° в центре безэховой комнате, и взять на себя виртуальный круг сосредоточены в этот момент с радиусом 2 м. вдоль виртуальный круг, Марк 72 возможных источников звука на каждые 5°-180 ° до 175 ° с стрелке и настройка плоскости волновой динамики в этих точках, направленной к центру круга.
- Настройка видео камеры рядом с центром комнаты для записи на дисплее цифровой транспортира.
Примечание: Поскольку Отображение транспортира движется с телом транспортир, поле зрения видео должно быть достаточно большим, чтобы охватить все возможные области. Кроме того видео-камеры следует тщательно для того, чтобы не беспокоить участника сидячее положение и звук презентации. - Подготовить для двух сессий локализации источника звука: на первой сессии, участник не положить на обращенном прослушивание системы. На второй сессии участник кладет на оборудовании, калибрует его и проверяет систему (как описано в шаге 1.2) как можно быстрее.
- Направлять участникам комфортно сидеть и с завязанными глазами в центре круга облицовки 0° звук источника и ждать для эксперимента, чтобы начать.
- Проведение двух сессий локализации источника звука. В обеих сессиях, имеют участник Использование транспортира указать направление звук воспринимается как можно точнее без перемещения головки.
- Для каждой сессии, начать видео запись угол Отображение транспортира и настоящий 1000 Гц звуки уровня звукового давления 65-dB (SPL) от любого из источников звука: звук в одном месте это случайно перешли к звуку в другом месте каждые 10 s в таких так что каждое место используется один раз.
Примечание: Здесь мы используем MATLAB с психофизики Toolbox16,17,18. Хотя обычно это панели инструментов используется для представления звуки, любое программное обеспечение, надежные стимуляции может также использоваться. - После каждой сессии остановить запись видео и проинструктируйте участников взять перерыв на достаточное количество времени.
- Читать восприятия углы суда, суда, отображаются на транспортир из записанного видео и оценивать пространственные производительность системы обращенном прослушивание путем сравнения восприятия углы в нормальных и обращенном условий против физической углы, определяется направление источников звука.
-
Проверка задержки обращенном прослушивание системы
- Введена система обратной прослушивание на столе в комнате спокойствие с без участников.
- Отсоедините кабель левой микрофон и место спикера плоской волны и левый наушник как можно ближе к правой микрофон.
- Начните запись прямых (нормальный) звуки от диктора и косвенные (перевернутая) звуки от левого наушника одновременно через правый микрофон.
- Настоящий 1-мс щелкните звуки от говорящего с умеренного интервала между стимулом на 65 дБ SPL.
- После достаточного числа судебных разбирательств остановите представления и запись звуков.
- Для того, чтобы подтвердить симметричной конфигурации системы, повторите шаги выше с помощью правый наушник и микрофон слева.
- Прочитайте записанные звуковые данные с помощью программного обеспечения (например, MATLAB) и оценить разницу между тайминги начала прямого звуков (нормальный) и косвенные (перевернутая) звуки, что соответствует потенциальной задержки, вызванной времени прохождения электрические путь в системе.
3. изучение адаптации влево-вправо обратить вспять прослушивание
-
Процедура воздействия на обращенном прослушивание
- Напомните участникам неоднократно их право бросить экспозиции в любое время.
Примечание: Как можно скорее остановите воздействия, если участник сообщает болезни или наблюдателя замечает любой знак, что участник хочет бросить экспозиции по любой причине. - Подготовьте достаточное количество запасных аккумуляторов и высокоскоростной памяти большой емкости карты позволяют участнику заменить их в любое время.
- Проинструктируйте участников носить, калибровки и проверить обращенном прослушивание системы сами по себе в период воздействия, как описано в шаге 1.2. Выполните ту же процедуру каждый раз, когда участник носит системы после каждого перерыва.
- Проинструктируйте участников для выполнения ежедневной жизни мероприятия во время ношения система непрерывно для примерно месяц, за исключением во время сна, купания, нейровизуализация и других чрезвычайных раз. В этих случаях попросите участников удалить систему и сразу вставить затычки в свои уши, чтобы не допустить восстановления адаптации.
Примечание: Хотя это идеально подходит для участника весь день и ночь носить системы, настоятельно рекомендуется не носить системы во время сна и купания с целью предотвратить неожиданные громких звуков и электрошоком, соответственно. - Замените батареи и карты памяти обычно до истощения батарей и мощностей памяти, соответственно. Удалить системы и заменить его с беруши быстро в тихом месте без каких-либо звука.
- Когда участник должен двигаться вокруг снаружи, диск участник в автомобиле, сопровождать участник на ходу, или попросите их, чтобы использовать безопасные транспортные средства для действия в одиночку.
Примечание: Следует соблюдать осторожность, исследователя для того, чтобы не поставить под угрозу безопасность участника во время периода воздействия, особенно когда участник идет вне. Запретить выполнение любого опасного поведения участника. - В целях облегчения адаптации, поручить участник испытывать ситуаций, связанных с высокой слуховой ввода, как ходить в торговом центре или кампуса, разговор с более чем двух человек, и воспроизведение 3D видео игры, для как можно дольше.
- Проинструктируйте участников вести дневник или предоставления субъективной доклад наблюдателя как часто как можно о восприятия и поведенческие изменения, опытный события и ничего, что участник уведомления.
- После периода целевого воздействия поручить участник снять обращенном прослушивание системы.
Примечание: Важно также следить о восприятия и поведенческие изменения для того чтобы изучить процесс восстановления от адаптации обращенном прослушивание слева направо.
- Напомните участникам неоднократно их право бросить экспозиции в любое время.
-
Нейровизуализация при облучении обращенном прослушивание
- Поручить участник обучить на задачу, которая будет использоваться в ходе экспериментов нейровизуализации достаточно как можно скорее.
- Например поезд участник для выполнения задачи выборочного время реакции в двух условий, совместимые и несовместимые15. Совместимый условие состоит из реагирования немедленно на правом наушнике звук с правой указательный палец и левого уха звук с левым указательным пальцем. Несовместимые условие состоит из реагирования немедленно на правом наушнике звук с левой указательный палец и левого уха звук с правой указательный палец.
- Используйте 1000 Гц звуки на 65 дБ SPL для 0,1 s с интервалом между стимулом 2,5 – 3,5 s, который появляется pseudorandomly на обе стороны уха.
- До воздействия на обращенном прослушивание провести эксперимент нейровизуализации в подготовленных задачу.
- Например запись ЭЭГ или Мэг ответы, а также палец левой и правой ответы в рамках выборочной время реакции задачи15. Задача состоит из двух совместимых и два несовместимых блоков, которые также расположены с интервалом между блока по крайней мере 30 сек и звуки, появившись 80 раз для каждого блока через вставленный наушники с трубы пластиковые уха.
Примечание: Хотя 122-канальная система Мэг была использована в Аояма и Курики15, многоканальной ЭЭГ системы подходит также для этого протокола. - Для ЭЭГ Мэг запись, установите частоту выборки на 1 кГц и пропускания аналоговой записи на 0,03 – 200 Гц.
- Например запись ЭЭГ или Мэг ответы, а также палец левой и правой ответы в рамках выборочной время реакции задачи15. Задача состоит из двух совместимых и два несовместимых блоков, которые также расположены с интервалом между блока по крайней мере 30 сек и звуки, появившись 80 раз для каждого блока через вставленный наушники с трубы пластиковые уха.
- Примерно 1-месяц под воздействием обращенном прослушивание проводить эксперименты нейровизуализации под подготовленных задачу каждую неделю без системы обращенном прослушивание в точно так же, как и до контакта эксперимент (шаг 3.2.2).
Примечание: Система удаляется непосредственно перед и надеть сразу же после каждого эксперимента. - Через одну неделю после экспозиции, провести эксперимент нейровизуализации под задачу обученных в точно так же, как до контакта эксперимент (шаг 3.2.2).
- Анализ собранных данных до, во время и после воздействия на обращенном прослушивание слева направо.
- Например, после отклонения эпох, загрязненные артефактов, связанных с глаз, удаление смещение в интервале предварительное стимулом и установка НЧ-фильтр 40 Гц, средний Мэг/ЭЭГ данных от 100 мс до 500 мс после наступления звука для стимул реакция совместимые и несовместимые условия15.
- С помощью19,пакет программного обеспечения мне20, оцените источники активности мозга с динамической статистической параметрический карты (dSPMs) накладывается на корковых изображений поверхности и количественную оценку интенсивности активности мозга с минимальные нормы оценки (МНП) для каждой точки время усредненные данные.
- Вычислить слуховые двигатель функциональных подключения от одного разбирательства нуль значит Мэг/ЭЭГ данных от 90 до 500 мс после наступления звука для каждого условия
Примечание: Здесь мы используем MATLAB с Многовариантное Грейнджер причинности Toolbox21. - Для поведенческих данных Вычислите среднее время реакции для совместимых и несовместимых условий стимул реакция.
- Поручить участник обучить на задачу, которая будет использоваться в ходе экспериментов нейровизуализации достаточно как можно скорее.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Представитель результаты, показанные здесь, основаны на Аояма и Курики15. Настоящий Протокол достичь обратном прослушивание слева направо с высокой точностью пространственно-временных. Рисунок 1 показывает локализации источника звука в направлениях свыше 360 ° до и сразу после нанесения на системе слева направо обращенном прослушивание (рис. 1A), в шести участников, как указано по сходству косинус. Как показано на рисунке 1B, восприятия углы в нормальном состоянии довольно хорошо коррелировали с физической углов (положительная корреляция, скорректированы R2 = 0,99). Перцептивные углы в обращенном условие также коррелировали с физической углов (отрицательная корреляция, скорректированный R2 = 0,96; см. также Рисунок 4 в Аояма и Курики15), хотя существует незначительное перцептивные уклон в сторону вращения против часовой стрелки, особенно для звуки, исходящие от права фронт и левый защитник направлениях. Примечательно, восприятия углы в обращенном состояние более коррелировали с противоположно расположенных восприятия углы в нормальном состоянии (скорректированы R2 = 0,98) чем физические углов, как показано в рисунке 1 c. Кроме того потенциальные задержки системы был оценкам постоянной 2 г-жа настоящий Протокол также достигнуто естественным носить внешний вид, как слушать музыку с мобильных музыкальный проигрыватель, тем самым избегая любой стресс будучи замеченным другими людьми.
Рисунок 1: звук источник локализации в 360° направлениях, до и сразу после нанесения на системе обращенном прослушивание слева направо, в шести участников. (A) построенный слева направо вспять прослушивание системы. (B) косинус сходство между перцептивные углов и регулируемой знак физической углов в обычном (синий) и обращена вспять (красный) условий, заговор против (нерегулируемый) физические углы, соответственно. В то время как физические углы непосредственно используются для косинус подобия в нормальном состоянии, признаки физических углы инвертированы в обращенном состоянии. (C) косинус сходство между перцептивные углы в обращенном состояния и противоположно расположенных восприятия углы в нормальном состоянии заговор против физического углов (фиолетовый). Эта цифра была изменена Аояма и Курики15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Настоящий Протокол показали восприятия изменений на обращенном прослушивание относительно ранней стадии во время экспозиции примерно 1 месяц. Хотя ощущение странности было сообщено только после экспозиции, он начал снижаться в течение недели облучения и продолжали падать далее с течением времени. Постепенно зеркал изображения звуки воспринимаются как нормальный, который также произошло с визуальной информации и движений. Через неделю после окончания периода воздействия, все изменения вернулся в предварительно воздействия уровня. Настоящий Протокол обнаружены не только восприятия, но и поведенческих и нейронных изменения, лежащие в основе адаптации. Рисунок 2 показывает изменения в поведении и нейронных ответов во время выборочной время реакции задачи над время экспозиции в представителя участника. Как показано на рисунке 2А, среднее время реакции для ответа несовместимые звуков в целом были длиннее, чем те, для ответа совместимых звуки от периода предварительного воздействия на третьей неделе, но стал немного короче на четвертой неделе. Этот относительный инверсии вслед за переходных удлинение среднее время реакции независимо от совместимости на второй неделе. После экспозиции все означают время реакции, вернулся в начального уровня. MNE интенсивности левой и правой N1m компонентов выставлены аналогичные тенденции к среднее время реакции, как показано на рисунке 2B, хотя отношения совместимый несовместимые инверсией. N1m компоненты собственный слуховой вызвала поля, наблюдается на около 90 мс после появления звука, и было подтверждено, что их источник находится в двусторонних Улучшенный временных плоскостях с помощью dSPMs. В целом интенсивности в условиях совместимых стимул реакция были выше, чем в условиях несовместимы от периода предварительного воздействия на третьей неделе, но были немного ниже на четвертой неделе. Этот относительный инверсии вслед за переходные повышение интенсивности независимо от совместимости и плоскости на второй неделе. После воздействия они вернулись на начальных уровнях.
Рисунок 2: поведенческие и нейронных ответов во время задачи выборочного время реакции представителя участника. (A) означает время реакции для стимул реакция совместимые и несовместимые условия. (B) левой и правой слухового N1m интенсивности для совместимых и несовместимых условий стимул реакция, как оценку по оценкам минимум норма. Желтой зоны указывают период подвергаются обращенном прослушивание слева направо. Эта цифра была изменена Аояма и Курики15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Кроме того Настоящий Протокол показали изменения в функциональной связи между левой и правой слуховой и моторные области во время выборочной время реакции задачи в двух участников, как показано на рисунке 3. Функциональные связи была протестирована с Грейнджер причинности тест на пороге p < 0,05. Первоначально эти слуховые двигатель области общались друг с другом независимо от стимула и ответ. Однако после воздействия на обращенном прослушивание, слуховые двигатель связь стала нестабильной. Примечательно на второй неделе, слуховые двигатель подключение было прервано резко, особенно в право мотор к слуховой обратной связи и коммуникации мотор слева направо. Сразу после этого связь восстановлены на уровне первой недели и вернулся в начального уровня после экспозиции.
Рисунок 3: слуховые двигатель функциональных подключения как проверенные Грейнджер причинности испытаний во время выборочной время реакции задачи в двух участников. Красный, желтый и не arrow(s) указывают количество участников, кто показал значение на пороге p < 0,05 (N = 2, 1 и 0, соответственно). LM и RM обозначают левой и правой двигательной области, соответственно, и Ла и РА обозначают левой и правой слуховой области, соответственно. Эта цифра была изменена Аояма и Курики15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Предлагаемый протокол направлен на создание методологии для изучения адаптации слева направо обращенном прослушивание как эффективный инструмент для расчехлять адаптации людей к среде Роман слуховой. Как свидетельствуют результаты представителя, построен аппарат достигли обращенном прослушивание слева направо с высокой точностью пространственно-временных. Хотя предыдущие аппараты для обратной прослушивание11,12,,1314 были в основном надежным в слуховой области передней, этот протокол обеспечивает высокую производительность в источник звука 360º Локализация в сочетании с характеристиками слуха. Кроме того потенциальные задержки 2 мс, потеряли через электрические пути в системе, которая никогда не были оценены в другие электронные аппараты13,14, считается незначительным из-за человеческого височной слуховой остроконечности22 . В отличие от традиционных аппарат изогнутые трубы,11,12 с странный внешний вид и неудобно нужным обращенном прослушивание системы, используемые в настоящем Протоколе выглядит как мобильный музыкальный проигрыватель и позволяет участника сосредоточиться на повседневной жизни, не возбуждая любопытство или обратив внимание других людей. На данный момент она превосходит даже аппараты для обратной зрение с помощью призмы1,2,3,4,5,6,7 . Действительно как свидетельствует представитель результаты, около 1 месяца ношения аппарата достигли адаптации обращенном прослушивание влево вправо на уровне восприятия, поведенческих и нервные. Как и в предыдущих протоколах11,12,13,14было довольно сложно проводить эксперименты с большим количеством участников, из-за период долгих исследований и трудности в участник набора. Однако, индивидуальные результаты предоставляемых надежной, богатые и ценную информацию о слуховой адаптации (подробности см. в Аояма и Курики15). Таким образом настоящий Протокол гораздо лучше подходит для содействия адаптации обращенном прослушивание чем любых других предыдущих протоколов, которые не удалось заметно заранее знать об адаптации11,12, 13,14.
Как основная посылка наивысший приоритет в предлагаемом протоколе следует участника безопасности, здоровья и будет во время воздействия на обращенном прослушивание. Чтобы сохранить эти, наблюдателя необходимо проявлять большую осторожность и общаться с участник, насколько это возможно, особенно во время и сразу же после периода воздействия. Если любое из условий являются неудовлетворительными, наблюдателя необходимо немедленно остановить воздействия. Кроме того одним из наиболее важных шагов протокола является поручить участник испытывать ситуаций, связанных с высокой слуховой ввода для как можно дольше. В отличие от визуального случаев, когда сетчатки ввода имеет хорошо пространственным разрешением23,24подверженности обращенном прослушивание менее эффективной из-за низкой слуховой пространственным разрешением25,26. Кроме того редко-экологические слуховой события происходят в повседневной жизни, если человек подвергается высокой слуховых входов. Кроме того это не достаточно для звуков быть направленного и lateralized, но звуки должно также сопровождаться другими сенсорную информацию или движения для облегчения адаптации. Без этого шага, ниже или даже не адаптивный эффект как ожидается. Другим важным шагом является поручить участник обучить на задачу как можно достаточно, прежде чем первый нейровизуализации эксперимент, чтобы выполнение задачи сходится на определенном уровне. Это необходимо для точной оценки адаптационного воздействия на поведенческие и нейронных ответов, потому что это довольно трудно отделить между адаптивной и задачи обучения эффекты с течением времени. Предварительное сокращение задачи обучения эффект таким образом способствует дальнейшему анализу адаптации.
Настоящий Протокол может быть гибко изменен, в зависимости от наличия экспериментального оборудования и цель исследования. Например чтобы проверить локализации источника звука обращенном прослушивание системы, это приемлемо использовать другой метод установленных для локализации источника звука, вместо цифровой угол угломером и достаточно спокойный номер со звукоизоляцией, вместо безэховой комнате. Изучение адаптации обращенном прослушивание слева направо, периода воздействия может быть сокращен или продлен и частота нейровизуализации может быть ниже или выше, согласно ситуации. Для дальнейшего изучения рекомендуется выполнять нейровизуализации чаще после периода воздействия исследовать процесс восстановления после адаптации. Если нейровизуализации недоступен, можно заменить нейровизуализации эксперименты поведенческих экспериментов. В этом протоколе существует возможность, что участник будет запрашивать приостановление воздействия неизбежным причинам. Если участник соглашается вставить затычки в уши период условно, экспозиции должны быть прекращены из-за неизвестных восстановления эффектов на реадаптации; новый эксперимент должен быть запущен с другим участником. Еще одним возможным вопросом становится неопределенным из-за физического контакта с системой или по другим причинам баланс субъективной громкости между левой и правой звуки. В этом случае рекомендуется для участника для подтверждения, с закрытыми глазами, если только звуки, исходящие от фронта локализованы на фронте перед скорректировать объем.
Даже несмотря на то, что настоящий аппарат показал высокую производительность в 360° локализации источника звука, результаты показали незначительное восприятия уклон в сторону вращения против часовой стрелки, особенно для звуки, исходящие от права фронт и левый защитник направлениях. Предполагая, что наушники правильно вставлена в участника каналов уха, для асимметричных искажения локализации рассматриваются две возможности: Индивидуальные акустические характеристики и разрастание unreversed звуки. Акустические характеристики обычно моделируется как связанные с головы передачи функций (HRTFs)27, и общий HRTFs используются для любого участника в текущей версии аппарата без конкретных оптимизации. Таким образом есть возможности для улучшения аппарат путем реализации отдельных HRTFs для каждого уха и участника. В противоположность этому незначительные побочные unreversed звуков относительно неконтролируемой. Хотя разделение микрофон и наушник частей системы уменьшает побочные и обычные звуки вряд ли генерировать ощутимый костной проводимости28, технически трудно полностью предотвратить распространение носимых способом. Кроме того во время экспозиции, это почти невозможно контролировать кости проведено собственного производства голоса; Таким образом существует ничего не делать, но выполнять симметричное распределение для них. Таким образом считается, что осуществление отдельных HRTFs является приоритетом для улучшения аппарат и добиться более эффективной адаптации.
Насколько нам известно это первый успешный протокол для изучения долгосрочной адаптации точные обращенном прослушивание слева направо с нейровизуализации. Кроме того этот протокол имеет большой потенциал для обширных применимость в слуховой и Мультисенсорная исследований. Например побудить различные изменения в слухового пространства, такие как общая вправо shift или сжатие слухового пространства к центру может быть создана система включения микрокомпьютера. Поскольку согласно пространственной информации обрабатывается через сенсорные условия, изменены слухового пространства может быть мощным инструментом для выявления механизмов мультисенсорное пространственных рекалибровки в аналогии с Zwiers et al. 29, который сообщил последствия ношения линз призмы с пространственно сжатого видение по локализации источника звука. В настоящее время она становится все более популярным для использования имеющихся в настоящее время методы на основе смешанных, таких как одновременное использование ЭЭГ и МР-томографию30, и задержки комбинированное использование транскраниальной стимуляции мозга и ЭЭГ/Мэг31. В то время как одновременное использование двух методов нейровизуализации взаимно компенсирует их слабости, задержка комбинированное использование нейростимуляция и нейровизуализационных методов, раскрывает мозга функции, связанные с последствиями, вызванных с помощью нейровизуализации нейростимуляция. В частности экспериментальная схема настоящего Протокола можно рассматривать как расширенную версию последнем случае. Похож на нейростимуляция техники, постоянное ношение носимых аппарата с необычной сенсорной пространства вызывает последствия адаптации. Эти эффекты могут затем измеряется методом нейровизуализации. Таким образом задержка комбинированное использование носимых аппарата и методом нейровизуализации показывает функции мозга, связанных с адаптацией (как кратко отмечается в Аояма и Курики15). С общей точки зрения эта схема может обеспечить новое понимание нейровизуализационных исследований с различными адаптивной эффектов. В заключение настоящий Протокол, по этой схеме, предоставляет многообещающие методологии для изучения обращенном прослушивание лево право как инструмент выявления адаптации людей к среде роман в слуховой области.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Автор не имеет ничего, чтобы раскрыть.
Acknowledgments
Эта работа частично поддерживается грант от JSP-страницы KAKENHI Грант номер JP17K00209. Автор благодарит Takayuki Hoshino и Кадзухиро Шигета для оказания технической помощи.
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).
