Een methode om te studeren van aanpassing aan de links-rechts omgekeerd auditie
Summary
De huidige studie stelt een protocol om te onderzoeken van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerde auditie slechts bereikt door draagbare apparaten, met behulp van neuroimaging, kunnen die een doeltreffend instrument voor het blootleggen van het aanpassingsvermogen van mensen aan een nieuwe context in de auditieve domein.
Abstract
Een ongewone zintuiglijke ruimte is één van de effectieve instrumenten om het mechanisme van het aanpassingsvermogen van mensen aan een nieuwe omgeving te ontdekken. Hoewel allermeest naar de vorige studies speciale bril met prisma’s gebruikt hebben om ongewone ruimtes in het visuele domein, moet een methodologie voor het bestuderen van de aanpassing aan de ongebruikelijke auditieve spaties nog worden volledig vastgesteld. Deze studie stelt voor een nieuw protocol bij set-up, valideren, en een links-rechts omgekeerde stereo systeem met behulp van alleen draagbare apparaten, te gebruiken en te bestuderen van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerd auditie met de hulp van neuroimaging. Hoewel individuele akoestische eigenschappen zijn nog niet geïmplementeerd en lichte spill-over van unreversed geluiden relatief onbeheersbaar is, toont de geconstrueerde apparaat hoge prestaties in een 360° geluidsbron lokalisatie in combinatie met hoorzitting kenmerken met weinig vertraging. Bovendien, het ziet eruit als een mobiele muziekspeler en maakt een deelnemer te richten op het dagelijks leven zonder wekken nieuwsgierigheid of aandacht van andere personen. Aangezien de gevolgen van de aanpassing met succes de perceptuele, gedragsmatige en neurale niveau waargenomen werden, wordt geconcludeerd dat dit protocol een veelbelovende methode voor het bestuderen van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerde auditie, en is een doeltreffend instrument voor het blootleggen van het aanpassingsvermogen van de mens tot een roman omgevingen in de auditieve domein.
Introduction
Aanpassingsvermogen aan een nieuwe omgeving is een van de fundamentele functies voor de mens te krachtig leven in elke situatie. Een doeltreffend instrument voor het blootleggen van het mechanisme van milieu aanpassingsvermogen bij de mens is een ongewone zintuiglijke ruimte die kunstmatig wordt geproduceerd door toestellen. In de meerderheid van de vorige studies dit onderwerp behandelen, zijn speciale brillen met prisma’s gebruikt voor het bereiken van links-rechts omgekeerde visie1,2,3,4,5 of omhoog / omlaag omgekeerde visie6,7. Bovendien, blootstelling aan dergelijke visie van een paar dagen tot meer dan een maand heeft geopenbaard perceptuele en gedragsmatige aanpassing1,2,3,4,5, 6 , 7 (b.v., vermogen om te rijden een fiets2,5,7). Bovendien, de periodieke metingen van de hersenactiviteit met behulp van neuroimaging technieken, zoals elektro-encefalografie (EEG)1, liquor (MEG)3en functionele magnetische resonantie imaging (fMRI)2, 4,5,7, hebben wijzigingen gedetecteerd in de neurale activiteit ten grondslag liggen aan de aanpassing (bijv., bilaterale visuele activering voor unilaterale visuele stimulatie4, 5). Hoewel de deelnemer verschijning vreemd tot op zekere hoogte wordt en grote zorgvuldigheid is nodig voor de waarnemer te handhaven van de veiligheid van de deelnemer, omgekeerde visie met prisma’s biedt nauwkeurige driedimensionale (3D) visuele informatie zonder elke vertraging op een draagbare manier. De methodologie voor het blootleggen van het mechanisme van milieu aanpassingsvermogen is daarom relatief gevestigd in het visuele domein.
In 1879 voorgesteld Thompson een concept van pseudophone, “een instrument voor het onderzoeken van de wetten van binaural auditie door middel van de illusies die het produceert in de akoestische perceptie van ruimte”8. Echter, in tegenstelling tot de visuele gevallen1,2,3,4,5,6,7, paar pogingen zijn gedaan om de aanpassing aan de ongebruikelijke studie auditieve spaties en geen merkbare kennis verkregen tot nu toe. Ondanks een lange geschiedenis van de ontwikkeling van virtuele auditieve vertoningen9,10, zijn zelden draagbare toestellen voor het beheersen van 3D auditie ontwikkeld. Vandaar, alleen een paar verslagen bestudeerd de aanpassing aan de links-rechts omgekeerde auditie. Een traditionele apparatuur uit een paar bestaat gebogen trompetten die zijn gekruist en ingevoegd in een deelnemer oorkanalen in een verdergaand wijze11,12. In 1928, Young eerst gemeld het gebruik van deze gekruiste trompetten en droeg ze continu voor 3 dagen hoogstens of een totaal van 85 h voor het testen van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerde auditie. Willey et al. 12 Nacontrole verricht de aanpassing in drie deelnemers dragen de trompetten voor 3, 7 en 8 dagen, respectievelijk. De gebogen trompetten gemakkelijk voorzien van links-rechts omgekeerde auditie, maar had een probleem met de betrouwbaarheid van ruimtelijke nauwkeurigheid, draagbaarheid en vreemd voorkomen. Een meer geavanceerde apparatuur voor de omgekeerde auditie is een elektronisch systeem waarin linker- en lijnen van het hoofd/oortelefoon en microfoons omgekeerd verbonden13,14 zijn. Ohtsubo et al. 13 bereikt auditieve omkering met behulp van de eerste ooit binaural hoofdtelefoon-microfoons die waren aangesloten op een vaste versterker en zijn prestaties beoordeeld. Meer recentelijk, Hofman et al. 14 kruiselings gekoppelde compleet-in-kanaal gehoorapparaten en aanpassing getest in twee deelnemers die droeg de steun voor 49 h in 3 dagen en 3 weken, respectievelijk. Hoewel deze studies hebben hoge prestaties van geluidsbron lokalisatie in het front auditieve veld gemeld, de lokalisatie van geluidsbron in het achterveld en een mogelijke vertraging van elektrische apparaten nooit zijn geëvalueerd. Vooral in Hofman et al.‘ s de studie, de ruimtelijke prestaties van de gehoorapparaten werd gegarandeerd voor de voorzijde 60° in de hoofd-vaste toestand en de voorzijde 150° in de hoofd-vrije voorwaarde suggereren onbekende omniazimuth prestaties. Bovendien, de blootstellingsperiode kan zijn te kort om te detecteren aan de aanpassing ten opzichte van de langere gevallen van omgekeerde visie2,4,5gerelateerde verschijnselen. Geen van deze studies hebben gemeten met behulp van neuroimaging technieken hersenactiviteit. Daarom kunnen de onzekerheid in de spatio nauwkeurigheid, de kortstondige blootstelling-periodes, en de niet-benutting van neuroimaging redenen voor het kleine aantal verslagen en de beperkte hoeveelheid kennis over aanpassing naar links-rechts omgekeerde auditie.
Dankzij de recente vooruitgang in draagbare akoestische technologie, Aoyama en Kuriki15 geslaagd in de opbouw van een links-rechts omgekeerd 3D auditie met behulp van alleen draagbare apparaten die onlangs werd beschikbaar en bereikt het omniazimuth systeem met hoge Spatio nauwkeurigheid. Bovendien tentoongesteld ongeveer een 1 maand blootstelling aan omgekeerde auditie met behulp van de toestellen enkele representatieve resultaten voor MEG metingen. Op basis van dit verslag, beschrijven we, in dit artikel, een gedetailleerd protocol bij set-up, valideren en het systeem te gebruiken, en voor het testen van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerd auditie met de hulp van neuroimaging die periodiek wordt uitgevoerd zonder het systeem. Deze aanpak is effectief voor het blootleggen van het aanpassingsvermogen van mensen aan een nieuwe context in het auditieve domein.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het voorgestelde protocol gericht om een methodologie voor het bestuderen van de aanpassing aan de links-rechts omgekeerde auditie als een doeltreffend instrument voor het blootleggen van het aanpassingsvermogen van de mens naar een roman van de auditieve omgeving. Zoals blijkt uit de representatieve resultaten, bereikt de gebouwde toestellen links-rechts omgekeerde auditie met een hoge Spatio nauwkeurigheid. Hoewel de vorige toestellen voor omgekeerde auditie11,12</su…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gedeeltelijk gesteund door een subsidie van JSPS KAKENHI Grant nummer JP17K00209. De auteur dankt Takayuki Hoshino en Kazuhiro Shigeta voor technische bijstand.
Materials
| 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. , 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. , (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. The Psychophysics Toolbox. Spatial Vision. 10 (4), 433-436 (1997).
- 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), (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. Temporal auditory acuity. Psychological Review. 78 (6), 540-551 (1971).
- 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. , (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).
