אנו מתארים את התכנון וההרכבה של אוזניות מתאימות להחלפת המשוב השמיעתי הטבעי של ציפור שיר עם אות אקוסטי מניפולציות מיניאטורי. חומרת עיבוד צליל מקוונת משמשת כדי לתפעל תפוקת שיר, להציג את טעויות בזמן אמת במשוב שמיעתי דרך האוזניות, ולנהוג למידה מוטורית ווקאלי.
מניפולציה של משוב תחושתי במהלך התנהגות מורכבת ספקה תובנה רבות ערך החישובים שבבסיס שליטה מוטורית ופלסטיות הסנסורית 1. תוצאה עקבית חושית הפרעות בשינויים מפצים בתפוקת מנוע, המשקפים שינויים בשליטה מוטורית feedforward המפחיתים את שגיאת המשוב המנוסית. על ידי כימותים כמה טעויות משוב תחושתיות שונות משפיעות על התנהגות אנושית, מחקרים קודמים בחנו כיצד אותות חזותיים משמשים כדי לכייל מחדש תנועות זרוע 2,3 ומשוב שמיעתי המשמש להפקת דיבור לשנות 4-7. כוחה של גישה זו נשען על היכולת לחקות שגיאות נטורליסטי בהתנהגות, המאפשר הניסוי כדי לבחון כיצד שגיאות מנוסות בייצור משמשות כדי לכייל מחדש תפוקת מנוע.
ציפורי שיר מספקים מודל חיה מצוינת לחוקרים את הבסיס העצבי של שליטה וגמישות 8,9 הסנסורית </sup>. מוח ציפור השיר מספק מעגל מוגדר היטב שבתחומים הדרושים ללמידת שיר מופרדים מרחבית מאלה הנדרשים לייצור שיר וההקלטה עצבית ומחקרי נגעים עשו התקדמות משמעותית בהבנה כיצד אזורים שונים במוח תורמים להתנהגות קולנית 9-12 . עם זאת, חוסר הפרדיגמה הנטורליסטית תיקון שגיאות – שבו פרמטר אקוסטית ידוע מופרע על ידי הנסיין ולאחר מכן תוקן על ידי ציפור השיר – עשה את זה קשה להבין את החישובים שבבסיס למידה קולנית או כמה אלמנטים שונים של המעגלים העצביים לתרום לתיקון טעויות קול 13.
הטכניקה המתוארת כאן נותנת שליטה המדויקת על שגיאות הנסיינית משוב שמיעתי בציפור מזמרות, המאפשרת את ההקדמה של טעויות חושיות שרירותיות שניתן להשתמש בי לנהוג למידה קולנית. ציוד צליל מקוון לעיבוד משמש להציג הפרעה ידועההאקוסטיקה של שיר, ומנגנון אוזניות מיניאטורי משמשת כדי להחליף משוב השמיעתי הטבעי של ציפור שיר עם האות המוטרד בזמן אמת. יש לנו להשתמש הפרדיגמה הזו כדי לטרוד את התדר הבסיסי (מגרש) של משוב שמיעתי בציפור שיר למבוגרים, ומספק את ההפגנה הראשונה שציפור בוגרות לשמור על ביצועים קוליים באמצעות תיקון שגיאות 14. הפרוטוקול הנוכחי ניתן להשתמש כדי ליישם במגוון רחב של הפרעות משוב תחושתיות (כולל אך לא מוגבל למשמרות מגרש) לחקור את הבסיס חישובית ונוירופיזיולוגיים של למידה ווקאלי.
הפרוטוקול הוצג כאן מאפשר הנסיינית לתמרן משוב שמיעתי בציפור מזמרות. הבנייה הקלה מאפשרת מניפולציות כאלה כדי להתקיים לאורך תקופות ארוכות, וציפור תשרנה prolifically תוך אוזניות לחודש או יותר. למרות שחלק מציפורי שיר ישירו לתקופה ארוכה, כ10 שבועות עם אוזניות, במקרים מסוימים הסכום של שירה יורד לאחר ~ 5 שבועות של שימוש. מסיבה זו, אנחנו בדרך כלל להגביל את הניסויים עד 4 שבועות. מניסיוננו, כל ציפור שיר מצויד באוזניות ניתן לצפות לשיר 100 + התקפי שיר ביום (ולפעמים הרבה יותר). לכן, אם מועסק כראוי, מערכת האוזניות מציעה% הצלחה כמעט 100 (אם הצלחה מוגדרת על ידי הרכישה של נתונים מציפור מזמרות). יתר על כן, לאחר שהשלים ניסוי לימודי אחת את האוזניות ניתן להסיר ולאחר מכן חבר מחדש לאיסוף נתונים נוספים. ובלבד שהחיים נמצאים בבריאות הכללית הטוב reatta chment יכול להתרחש בכל עת.
גורם אחד חשוב להצלחתו למזער את המשקל ואופטימיזציה של הנוחות של האוזניות. במהלך הבנייה, יש להקפיד למזער את הכמות של אפוקסי או אקרילי שיניים משמש כדבק עודף יגדיל את המשקל הכולל של המכשירים ועלולים לצמצם את נכונותה של ציפור לשיר. בנוסף, כמה ימים לאחר שמצרף את האוזניות, המנגנון יש להסיר בקצרה כדי לוודא שהעור סביב תעלות האוזניים לא להיות מגורה על ידי האוזניות, אשר יכול להתרחש אם האוזניות הן הדוקות מדי. בתעלות האוזניים אמורות להופיע בדיוק כפי שעשו בעת התקשרות אוזניות (פתוח וללא סימני אדמומיות או נפיחות). אם גירוי מתרחש, לחץ ניתן להקל על ידי הקטנת העובי של רפידות הקצף. תשמרו על עצמך, כדי להבטיח שהקצף התקשה בגלל אפוקסי מיובש אינו יוצר קשר עם העור של ציפור, כמו זה יהיה גם לגרום לגירוי.
t "> חשוב לציין כי בנוסף לשינוי גובה הצליל שנבחר על ידי הנסיין, משוב שמיעתי וירטואלי גם עכב (על ידי ~ 10 אלפיות שניים, המשקף את השהית העיבוד של Harmonizer) והוא הציג במשרעת גדולה יותר מציפור משוב שמיעתי טבעי (כדי להתגבר על הרעש של השיר הטבעי של ציפור "דולף" לאוזניות). מסיבה זו, ניסויים צריכים להתחיל בתקופת בסיס של כמה ימים שבציפור שרה עם אוזניות באבל עם אפס משמרת המגרש 14, המאפשרת את האפקט של שינוי גובה הצליל להיות מבודד משינויי קול כתוצאה מגורמים אחרים הקשורים לפרדיגמה האוזניות. בפועל, שינויים בגוון קול בשיר או משרעת הם נצפו רק לעתים רחוקות, כאשר ציפור הראשונות להתחיל לשיר עם אוזניות בהעדר של שינוי גובה צליל. יתר על כן, יש לנו הראינו כי חשיפה ממושכת למשוב unshifted מועבר באמצעות אוזניות אינה גורמת לשינוי בגובה צליל השיר 14. תוכן "> יש לנו להשתמש העיצוב הזה בעבר על מנת להוכיח כי בציפור שיר למבוגרים, שתי המשמרות היורדות ועולות בגובה הצליל של משוב שמיעתי ליצור שינויי הסתגלות בגובה צליל קולני (שינויים מנוגדים בסימן כלומר למשמרת המשוב) 14. כולל היא כלפי מעלה ו המשמרות כלפי מטה בכל ניסוי העסקת הפרדיגמה הזו חשובה כי עיצוב כזה יכול להוכיח כי שינויי מגרש שיר בתגובה לשינויים בגובה הצליל של משוב שמיעתי (ולא בתגובה לממצאי העיכוב או משרעת הציגו את האוזניות). בנוסף, כוח מרכזי של פרדיגמה זו הוא שניתן להשתמש בו כדי להציג את המניפולציות קוליות שרירותיות. מערכת Harmonizer יכולה לייצר מגוון רחב של הפרעות באינטרנט, לדוגמה על ידי שינוי מעטפת משרעת או הספקטרלית של האות האקוסטי. הרחבת מגוון מניפולציות מעבר מגרש משמרות לכן יכולים לשמש כדי לבחון מגוון של תופעות למידת קול. בנוסף, headphones יכול לשמש כדי לספק רעש לבן או איתות חיזוק מותנית אחרת לנהוג למידה בהברות בודדות 16. לבסוף, הפרדיגמה הזאת יכולה בעיקרון להיות מועסקת בכל מערכת חיה קטנה שמסתמכת על משוב שמיעתי בהתנהגות קולנית.יש לציין כי הטכניקה שלנו, אשר מחקה מניפולציות משוב שמיעתיים המשמשות ללמוד דיבור אנושי 4-7, מאפשרת גמישות קולית להיחקר במודל חיה פיזיולוגית נגיש. שילוב מחקרים התנהגותיים של תיקון שגיאות קולני עם פגיעה במוח, מניפולציות תרופתיות, או הקלטות עצביות יכול לשמש כדי לחשוף כיצד מעגלים עצביים מסוימים לתרום לתיקון שגיאות בביצוע ווקאלי.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי NINDS 5P30NS069250. אנו מודים Diala Chehayeb, ג'פרי סימפסון, טיילור רוזנבאום, כריסטופר והובר לסיוע טכני.
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
Hex nuts | Amazon supply | B000FMW43Y | |
0-80 Screws, 1/8″ | Amazon supply | B000FN0JXK | |
0.05″ Hex wrench | Amazon supply | B003GDISE8 | |
Headphones speakers | Digikey | 423-1113-ND | |
Headphones microphone | Digikey | 423-1062-ND | |
Harmonizer | Sweetwater Sound | H7600 | |
(Eventide H7600) | |||
Carbon fiber strip, 1 x 3 mm | Hobby Lobby International | GXS1030 | |
Carbon fiber cylinder, 6 mm (OD) x 4 mm (ID) | Hobby Lobby International | GXT6040 | |
Wire | Cooner Wire & Cable | NUF36-2550 | |
Connector strip header | Digikey | ED83100-ND | |
Connector strip socket | Digikey | ED85100-ND | |
Foam earplugs | AO SAFETY | 92050 | |
1/8″ hole punch | Paperwishes | 7260197000 | |
1/4″ hole punch | Paperwishes | 7260198000 | |
Pipet tips | VWR | 89003-056 | |
Dental acrylic | Maxcem | 33873 | |
5-minute epoxy | Devcon | 14210 | |
Cage microphone | Countryman | B3P4FF05B | |
Microphone preamp | M-audio | DMP3 | |
Speaker amplifier (Crown D-45) | Sweetwater sound | D-45 | |
Low-pass filter | Krohn-hite | FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1 | |
Commutator | Dragonfly | SL-88-10 | |
Alligator clip holder | GC Electronics | 12-051 | |
Mineral oil | Sigma | M3516 | |
Dremel tool | Dremel | 8200 |