En metode for å studere tilpasning til venstre høyre reversert Audition
Summary
Studien foreslår en protokoll for å undersøke tilpasningen til venstre høyre tilbakeførte audition oppnås kun ved bærbare enheter, bruke neuroimaging, som kan være et effektivt verktøy for avdekke tilpasningsevne mennesker en roman miljøet i den Auditory domene.
Abstract
En uvanlig sensoriske plass er en av de effektive verktøyene for å avdekke mekanisme tilpasning av mennesker til et romanen miljø. Selv om de fleste av de tidligere studiene har brukt spesielle briller med prismer for å oppnå uvanlig mellomrom i visuelle domenet, ennå en metode for å studere tilpasningen til uvanlig auditiv mellomrom etableres fullt. Studien legger en ny protokoll å sette opp, validere, og bruk en venstre høyre tilbakeførte stereofoniske system bruker bare bærbare enheter, og studere tilpasningen til venstre høyre reversert audition ved hjelp av neuroimaging. Selv om individuelle akustiske egenskaper ikke er ennå implementert, og liten ringvirkninger av unreversed lyder er relativt ukontrollerbare, viser konstruert apparatet høy ytelse i en 360° lydkilde lokalisering kombinert med hørsel egenskaper med liten forsinkelse. Dessuten, det ser ut som en transportabel musikkspilleren og lar deltaker å fokusere på daglige liv uten arousing nysgjerrighet eller trekke oppmerksomhet til andre personer. Siden effekten av tilpasning ble oppdaget på Perseptuell, atferdsmessige og nevrale nivå, kan det konkluderes at denne protokollen gir en lovende metode for å studere tilpasning til venstre høyre tilbakeførte audition, og er et effektivt verktøy for avdekke tilpasningsevne mennesker til en roman miljøer i auditiv domenet.
Introduction
Tilpasning til en roman miljø er en av de grunnleggende funksjonene for mennesker å leve robust i enhver situasjon. Et effektivt verktøy for avdekke mekanismen av miljømessige tilpasningsevne i mennesker er en uvanlig sensoriske plass som produseres kunstig av apparatene. I fleste av de tidligere studiene som omhandler dette emnet, har spesielle briller med prismer blitt brukt til å oppnå venstre høyre tilbakeførte visjon1,2,3,4,5 eller opp og ned reversert visjon6,7. Videre har eksponering for slik visjon fra noen dager til mer enn en måned avslørt perseptuell og atferdsmessige tilpasning1,2,3,4,5, 6 , 7 (f.eks, evnen til å kjøre en sykkel2,5,7). Videre periodiske målinger av hjerneaktiviteten bruke neuroimaging teknikker, som Elektroencefalogram (EEG)1magnetoencephalography (MEG)3og funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI)2, 4,5,7, har oppdaget endringer i nevrale aktiviteten underliggende tilpasning (f.eks, bilaterale visuelle aktivisering for ensidig visuell stimulering4, 5). selv om deltakerens utseendet blir rart til en viss grad og stor forsiktighet er nødvendig for observatøren å opprettholde deltakerens sikkerhet, motsatt visjon prismer gir presis tredimensjonal (3D) visuell informasjon uten forsinkelser på en bærbar måte. Derfor er metodikken for avdekke mekanismen av miljømessige tilpasningsevne relativt etablert i visuelle domenet.
I 1879 foreslo Thompson et konsept av pseudophone, “et instrument for å undersøke lover binaural audition ved hjelp av illusjoner produserer i akustisk oppfatningen av plass”8. Men i motsetning til den visuelle tilfeller1,2,3,4,5,6,7, har noen forsøk blitt gjort å studere tilpasningen til uvanlig Auditory mellomrom og ingen merkbar kunnskap har anskaffet til dato. Til tross for en lang historie med å utvikle virtuelle auditiv viser9,10, er slitesterk apparatene for å kontrollere 3D audition sjelden utviklet. Derfor undersøkt bare noen rapporter tilpasningen til venstre høyre tilbakeførte audition. En tradisjonell apparater består av et par buede trompeter som krysset og settes inn i en deltakers øre kanaler i en contrariwise måte11,12. I 1928 unge først rapportert bruk av dette krysset trompeter og bar dem kontinuerlig i 3 dager høyst eller totalt 85 h å teste tilpasning til venstre høyre tilbakeførte audition. Willey et al. 12 testes tilpasningen i tre deltakere iført trompeter for 3, 7 og 8 dager, respectively. Buet trompeter lett gitt venstre høyre tilbakeførte audition, men hadde problemer med påliteligheten av romlige nøyaktigheten, bærbarhet og merkelig utseende. En mer avansert apparater for tilbakeførte audition er et elektronisk system der venstre og høyre linjene i hode/hodetelefonene og mikrofoner er reversert tilkoblede13,14. Ohtsubo et al. 13 oppnådd auditiv tilbakeføring ved hjelp av de første noensinne binaural hodetelefon-mikrofonene som er koblet til en fast forsterker og evaluere ytelsen. Flere nylig, Hofman et al. 14 krysskoblet fullføre i kanalen høreapparater og testet tilpasning i to deltakerne som hadde hjelpemidler for 49 h i 3 dager og 3 uker, henholdsvis. Selv om disse studiene har rapportert høy ytelse av lydkilden lokalisering i feltet foran auditiv, lydkilde lokalisering i backfield og en mulig forsinkelse på elektriske enheter har aldri blitt evaluert. Spesielt i Hofman et al.‘ s studien, romlig ytelsen av høreapparater ble garantert for 60° i hodet-fast tilstand- og for den foran 150° i hodet-fri tilstand, tyder ukjent omniazimuth ytelse. Videre er eksponeringen perioden for kort til å oppdage fenomener relatert til tilpasning mot lengre tilfeller av motsatt visjon2,4,5. Ingen av disse studiene har målt hjerneaktiviteten bruke neuroimaging teknikker. Derfor kan usikkerheten i spatiotemporal nøyaktighet, kort eksponering periodene og ikke-utnyttelsen av neuroimaging være årsaker for lite antall rapporter og begrenset mengde kunnskap om tilpasning til venstre høyre tilbakeførte audition.
Takket være de siste fremskritt innen bærbar akustisk teknologi reversert Aoyama og Kuriki15 lyktes i å lage en venstre-høyre 3D audition bruker bare bærbare enheter som nylig ble tilgjengelig og oppnådde omniazimuth systemet med høy spatiotemporal nøyaktighet. Videre vist ca en 1-måned eksponering til motsatt audition bruke apparatet noen representant resultater for MEG målinger. Basert på denne rapporten, beskriver vi, i denne artikkelen, en detaljert protokoll å sette opp, validere og bruke systemet og teste tilpasningen til venstre høyre reversert audition ved hjelp av neuroimaging som utføres med jevne mellomrom uten systemet. Denne tilnærmingen er effektivt for avdekke tilpasningsevne mennesker en roman miljøet i auditiv domenet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Foreslåtte protokollen som mål å etablere en metode for å studere tilpasning til venstre høyre tilbakeførte audition som et effektivt verktøy for avdekke tilpasningsevne mennesker til et romanen auditiv miljø. Som dokumentert av representant resultatene, oppnådd konstruert apparatet venstre høyre tilbakeførte audition med høy spatiotemporal nøyaktighet. Selv om tidligere apparatene for tilbakeførte audition11,12,13…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble delvis støttet av et stipend fra JSP KAKENHI Grant nummer JP17K00209. Forfatteren Takk Takayuki Hoshino og Kazuhiro Shigeta for teknisk assistanse.
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).
