En metod att studera anpassning till vänster-höger omvänd Audition
Summary
Den aktuella studien föreslår ett protokoll för att undersöka anpassning till vänster-höger omvänd audition uppnås genom bärbara enheter, använda neuroimaging, vilket kan vara ett effektivt verktyg för avtäckning anpassningsförmåga av människor till en ny miljö i den auditiv domän.
Abstract
En ovanlig sensoriska utrymme är ett effektivt verktyg att avslöja mekanismen av anpassningsförmåga av människor till en ny miljö. Även om de flesta tidigare studier har använt speciella glasögon med prismor för att uppnå ovanliga utrymmen i domänen visuella, ännu en metod för att studera för anpassning till ovanliga auditiv utrymmen fastställas fullt. Denna studie föreslår ett nytt protokoll till set-up, validera och använda ett vänster-höger omvänd stereophonic system använder endast bärbara enheter, och att studera för anpassning till vänster-höger omvänd audition med hjälp av neuroimaging. Även individuella akustiska egenskaper inte är ännu genomfört, och liten spridningseffekter av unreversed ljud är relativt okontrollerbara, visar konstruerade apparaten hög prestanda i en 360° ljudkällan localization tillsammans med förhandlingen egenskaper med lite fördröjning. Dessutom, den ser ut som en mobil musikspelare och möjliggör en deltagare att fokusera på det dagliga livet utan väcka nyfikenhet eller uppmärksamma andra individer. Eftersom effekterna av anpassning upptäcktes framgångsrikt på perceptuell, beteendemässiga och neurala nivåer, slutsatsen är att detta protokoll ger en lovande metod för att studera anpassning till vänster-höger omvänd audition, och är ett effektivt verktyg för avtäckning anpassningsförmåga av människor till en roman miljöer i auditiv domänen.
Introduction
Anpassningsförmåga till en ny miljö är en av de grundläggande funktionerna för människor att leva kraftfullt i varje situation. Ett effektivt verktyg för att avslöja mekanismen av miljömässiga anpassningsförmåga hos människa är en ovanlig sensoriska utrymme som är konstgjort producerad av apparaturar. I majoriteten av de tidigare studier som behandlar detta ämne, har speciella glasögon med prismor använts för att uppnå vänster höger omvänd vision1,2,3,4,5 eller upp-ned återförda vision6,7. Exponering för sådan vision från några dagar till mer än en månad visade dessutom har perceptuella och beteendemässiga anpassning1,2,3,4,5, 6 , 7 (t.ex., förmåga att rida en cykel2,5,7). Dessutom periodiska mätningar av hjärnaktiviteten med neuroradiologisk teknik, såsom elektroencefalografi (EEG)1, Magnetencefalografi (MEG)3och funktionell magnetresonanstomografi (fMRI)2, 4,5,7, har upptäckt ändringar i neurala aktiviteten underliggande anpassning (t.ex., det bilaterala visuella aktivering för ensidiga visuell stimulans4, 5). även om deltagarens utseende blir konstig i viss utsträckning och stor omsorg behövs för observatören att upprätthålla deltagarens säkerhet, omvänd vision med prismor ger exakta tredimensionella (3D) visuell information utan dröjsmål i ett bärbart sätt. Metoden för att avslöja mekanismen av miljömässiga anpassningsförmåga är därför relativt etablerat i visuella domänen.
1879 föreslog Thompson en begreppet pseudophone, ”ett instrument för utredning av binaural audition lagstiftning genom de illusioner som den producerar i akustiska uppfattningen av utrymme”8. Emellertid, i motsats till den visuella fall1,2,3,4,5,6,7, några försök har gjorts att studera anpassning till ovanliga auditiv blanksteg och ingen märkbar kunskap har erhållits hittills. Trots en lång historia att utveckla virtuella auditiv visar9,10, tagits wearable apparaturar för att styra 3D audition sällan fram. Därför undersökte endast några rapporter för anpassning till vänster-höger omvänd audition. En traditionell apparat består av ett par böjda trumpeter som är korsade och infogas i en deltagares hörselgångar i ett omvänt sätt11,12. 1928, ung första rapporterade användningen av dessa korsade trumpeter och bar dem kontinuerligt i 3 dagar på de flesta eller sammanlagt 85 h att testa anpassning till vänster-höger omvänd audition. Willey o.a. 12 testas för anpassning i tre deltagare bär Hornstötarnas för 3, 7 och 8 dagar, respektive. De böjda trumpeterna enkelt som vänster-höger omvänd audition, men haft ett problem med tillförlitligheten i rumsliga noggrannhet, slitstyrka och konstigt utseende. En mer avancerad apparatur för återförda audition är ett elektroniskt system där vänster och höger huvud/hörlurar och mikrofoner är omvänt anslutna13,14. Ohtsubo et al. 13 uppnåtts auditiv återföring de första någonsin binaural hörlurar-mikrofoner som var anslutna till en fast förstärkare och utvärderas dess prestanda. Mer nyligen, Hofman o.a. 14 tvärbunden fylla-i-kanalen hörapparater och testade anpassning i två deltagare som bar stöd för 49 h i 3 dagar och 3 veckor, respektive. Även om dessa studier har rapporterat hög prestanda av ljudkällans lokalisering i fältet främre hörsel, ljudkällan lokaliseringen i backfield och en potentiell fördröjning av elektriska apparater aldrig har utvärderats. Särskilt i Hofman et al.‘ s-studien, spatial prestanda för hörapparater garanterades för framsidan 60° i huvudet-fasta skick och den främre 150° i huvudet-fria tillstånd, tyder på okänd omniazimuth prestanda. Dessutom kan exponeringsperioden vara för kort för att detektera fenomen relaterade till anpassning jämfört med de längsta fall av omvänd vision2,4,5. Ingen av dessa studier har mätt hjärnaktiviteten med neuroradiologisk teknik. Osäkerheten i spatiotemporal noggrannhet, kort exponering perioderna och icke-utnyttjande av neuroimaging kunde därför skäl för det lilla antalet rapporter och den begränsade mängden kunskap anpassning till vänster-höger omvänd audition.
Tack vare de senaste framstegen inom wearable akustisk teknik omvänd Aoyama och Kuriki15 lyckats konstruera en vänster-höger 3D audition använder endast bärbara enheter som nyligen blev tillgänglig och uppnått omniazimuth systemet med hög spatiotemporal noggrannhet. Dessutom uppvisade cirka en 1-månaders exponering för återförda audition använder apparaten några representativa resultat för MEG mätningar. Utifrån denna rapport kan vi beskriva, i denna artikel, ett detaljerat protokoll att konfigurera, verifiera och använda systemet och att testa anpassning till vänster-höger återföras audition med hjälp av neuroimaging som utförs regelbundet utan att systemet. Denna metod är effektiv för avtäckning anpassningsförmåga av människor till en ny miljö i auditiv domänen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Föreslagna protokollet syftar till att fastställa en metod för att studera anpassning till vänster-höger omvänd audition som ett effektivt verktyg för avtäckning anpassningsförmåga av människor till en roman auditiv miljö. Vilket framgår av de representativa resultat, uppnått den konstruerade apparaten vänster höger omvänd audition med hög spatiotemporal noggrannhet. Även om de tidigare apparaturarna för återförda audition11,12,<s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete var delvis stöds av ett bidrag från JSPS KAKENHI Grant nummer JP17K00209. Författaren tack Takayuki Hoshino och Kazuhiro Shigeta för tekniskt bistånd.
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).
