Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Het blootleggen van Beat Doofheid: Het opsporen ritmestoornissen met gesynchroniseerde Finger tikken en Perceptuele Timing Taken

Published: March 16, 2015 doi: 10.3791/51761
Automatic Translation
1,2,3,4, 3
1Movement to Health Laboratory (EuroMov), University of Montpellier, 2Institut Universitaire de France, 3Department of Cognitive Psychology, University of Finance and Management in Warsaw, 4International Laboratory for Brain, Music, and Sound Research (BRAMS)

ERRATUM NOTICE

Summary

Behavioral taken die het mogelijk maken voor de beoordeling van perceptuele en sensomotorische timing vaardigheden in de algemene bevolking (dat wil zeggen, niet-musici) worden gepresenteerd. Synchronisatie van de vinger te tikken op het ritme van een auditieve stimuli en het opsporen van ritmische onregelmatigheden biedt een middel om het blootleggen van ritmestoornissen.

Abstract

Een reeks gedragstaken voor de beoordeling perceptuele en sensorimotorische timing vaardigheden in de algemene populatie (niet-musici) wordt hier voorgesteld met als doel het blootleggen ritmestoornissen, zoals sla doofheid. Beat doofheid wordt gekenmerkt door een slechte prestaties in het waarnemen van looptijden in auditieve ritmische patronen of slechte synchronisatie van de beweging met auditieve ritmen (bv, met muzikale beats). Deze taken zijn onder andere de synchronisatie van de vinger te tikken op het ritme van eenvoudige en complexe auditieve stimuli en de opsporing van ritmische onregelmatigheden (anisochrony detectie taak) ingebed in dezelfde stimuli. Deze tests, die eenvoudig te beheren zijn, onder meer een evaluatie van zowel perceptuele en sensomotorische timing vaardigheden onder verschillende omstandigheden (bijvoorbeeld, beat en typen auditieve materiaal) en zijn gebaseerd op dezelfde auditieve stimuli, variërend van een eenvoudige metronoom om een complex muzikaal fragment. De analyse van synchroonized tikken gegevens wordt uitgevoerd met cirkelvormige statistieken die betrouwbare meting van de nauwkeurigheid synchronisatie bieden (bijvoorbeeld het verschil tussen de timing van de kranen en de timing van de stimulatiepulsen) en consistentie. Circulaire statistieken tikken gegevens zijn bijzonder geschikt voor het detecteren van individuele verschillen in de algemene bevolking. Gesynchroniseerd tappen en anisochrony detectie gevoelig zijn maatregelen voor het identificeren van profielen van ritmestoornissen en zijn met succes gebruikt om gevallen van slechte synchronisatie met gespaard perceptuele timing ontdekken. Deze systematische beoordeling van perceptuele en sensomotorische timing kan worden uitgebreid tot populaties van patiënten met een hersenbeschadiging, neurodegeneratieve ziekten (bv de ziekte van Parkinson), en ontwikkelingsstoornissen (bijv, Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Introduction

Mensen zijn bijzonder efficiënt verwerken van de duur van gebeurtenissen in hun omgeving 1. Met name de mogelijkheid om het ritme van muziek of regelmatig tikken van een klok en het vermogen meebewegen actie (dans of gesynchroniseerd sport) waarnemen wijdverspreid in de algemene populatie (Bij personen die niet ontvangen muzikale opleiding) 2,3. Deze vaardigheden worden ondersteund door een complex neuronaal netwerk waarbij corticale gebieden van de hersenen (bijvoorbeeld de premotorische cortex en de aanvullende motorische gebied) en subcorticale structuren, zoals de basale ganglia en het cerebellum 4-7.

Verstoring van dit netwerk en de daaruit voortvloeiende slechte temporele verwerking kan het gevolg zijn van hersenletsel 8-10 of neuronale degeneratie, zoals waargenomen bij patiënten met de ziekte van Parkinson 11. Echter, slechte perceptie van de duur en de slechte synchronisatie naar de beten van muziek kan manifesteren bij gezonde individuen in afwezigheid van hersenbeschadiging. Ondanks het feit dat de meerderheid auditieve ritmen kunnen waarnemen en synchroniseren van de beweging op het ritme (bijvoorbeeld muziek), zijn er uitzonderingen. Sommige mensen hebben ernstige moeilijkheden bij het synchroniseren van hun bewegingen van het lichaam of de vingers te tikken op de beat van de muziek en kan vertonen slechte tel perceptie, het tonen moeilijkheden bij het discrimineren melodieën met noten van verschillende duur. Deze voorwaarde is bedoeld als "beat doofheid" of "ritmestoornissen" 2,12-14. Zo werd verslagen doofheid beschreven in een recente studie 13, waarbij bij een patiënt genaamd Mathieu gemeld. Mathieu was bijzonder onnauwkeurig bij stuiteren op de beat van ritmische nummers (bijvoorbeeld een Merengue lied). Synchronisatie was nog steeds mogelijk, maar alleen op de klanken van een eenvoudige isochrone worden (bijvoorbeeld, een metronoom). Slechte synchronisatie wasgeassocieerd met een slechte slag perceptie, zoals blijkt uit de Montreal Batterij van de Evaluatie van Amusia (MBEA) 15. In een extra taak werd Mathieu gevraagd om de bewegingen van een danser muziek passen; Interessant, Mathieu tentoongesteld onverkort toonhoogte perceptie.

Arme ritme perceptie en slechte synchronisatie, in ritme-dove personen met gespaard toonhoogtewaarneming, werden waargenomen in verdere studies 2,12,14, en zo overtuigend bewijs dat ritme stoornissen kunnen optreden in isolement. Beat doofheid is dan ook onderscheiden van de typische beschrijving van aangeboren amusie (dat wil zeggen, de toon doofheid), een neurologische aandoening die de toonhoogte perceptie en productie 16-19. Interessant, slechte ritme perceptie en productie kan samen voorkomen met een slechte worp verwerking in aangeboren amusie 12,16,20. Niettemin slechte ritme waarneming in dit geval afhankelijk van het vermogen van een individu om toonhoogtevariatie waarnemen. Wanneervariaties in toonhoogte in melodieën worden verwijderd, aangeboren amusics succes kan ritme verschillen 21 discrimineren.

Belangrijke individuele verschillen waargenomen in ritme doofheid; Dit feit verdient bijzondere aandacht. In de meeste gevallen, zowel ritme perceptie en synchronisatie op de beat van de muziek hebben een tekort 2,12-14; echter, kan een slechte synchronisatie ook optreden wanneer ritme perceptie wordt gespaard 2. Deze dissociatie tussen perceptie en actie in de timing domein is aangetoond met behulp gesynchroniseerd tappen taken met een verscheidenheid van ritmische auditieve stimuli (bv, een metronoom en muziek) en het gebruik van verschillende ritme perceptie taken (bijvoorbeeld de discriminatie van melodieën op basis van verschillende duur en het opsporen van afwijkingen van isochrony in ritmische sequenties). Deze bevinding is bijzonder relevant omdat het wijst op de mogelijke scheiding van perceptie en actie met betrekking tot de timing mechanismes, zoals eerder waargenomen in toonhoogte verwerking 17,22-25. Verdere dissociations werden benadrukt afhankelijk van de stimulus complexiteit 2. De meeste arme synchronizers tentoongesteld selectieve problemen met complexe stimuli (bijvoorbeeld muziek of amplitudegemoduleerde lawaai afkomstig van muziek), terwijl ze nog toonde nauwkeurige en consistente synchronisatie met eenvoudige isochronous sequenties; andere arme synchronizers toonde het tegenovergestelde patroon. Kortom, deze resultaten convergeren aangeeft dat er een verscheidenheid van fenotypen timing stoornissen bij de algemene populatie (zoals waargenomen in andere domeinen van muzikale bewerking zoals toonhoogte 25,26), die een gevoelige aantal taken moeten worden gedetecteerd. Karakteriseren van de patronen van ritmestoornissen is met name relevant om licht te werpen op de specifieke mechanismen die worden storingen in de timing systeem.

Het doel van de methode die hier is weergegeven is om een ​​set van taken die kunnen worden voorziengebruikt om gevallen van tel doofheid te ontdekken in de algemene bevolking en op te sporen verschillende subtypes van timing aandoeningen (bijvoorbeeld van invloed zijn op waarneming vs. sensomotorische timing of een bepaalde klasse van ritmische stimuli). Sensomotorische timing vaardigheden zijn meestal onderzocht met behulp van vingers tikken taken met auditieve materiaal. Deelnemers worden gevraagd om hun wijsvinger synchroon tik met auditieve stimuli, zoals een opeenvolging van tonen op gelijke afstand in de tijd of naar muziek (dat wil zeggen, in een gesynchroniseerde of gestimuleerde tikken taak 27-29). Een andere populaire paradigma, waarbij de bron van aanzienlijke inspanningen modelleren 29-32 is, is de synchronisatie-voortzetting paradigma, waarin de deelnemer blijft tikken op de voet door een metronoom nadat het geluid ophoudt. Ritme perceptie wordt bestudeerd met een verscheidenheid aan taken, variërend van discriminatie duur, schatting, tweedeling (dat wil zeggen, het vergelijken van de duur om 'short' en & #39; lange 'normen), en detectie van anisochrony (dat wil zeggen, het bepalen of er sprake is van een afwijkend interval binnen een isochroon volgorde) op de beat uitlijning taak (dat wil zeggen, het detecteren of een metronoom gesuperponeerd op muziek is uitgelijnd met de beat) 1,2 , 20,33,34. De meeste studies hebben zich gericht op tijdsbeleving, sloeg de productie of sensomotorische timing, die werden getest in isolement. Het is echter waarschijnlijk dat zulke verschillende taken betrekking enigszins verschillende vaardigheden (bijv interval timing versus-beat gebaseerde timing, perceptuele vs. sensorimotorische timing) en geven niet de werking van dezelfde timing mechanismen en de bijbehorende neuronale circuits. Dit probleem kan worden omzeild door het gebruik van recent voorgestelde batterijen van taken die zowel perceptuele en sensomotorische timing vaardigheden te beoordelen. Deze batterijen kunnen de onderzoekers om een ​​uitputtende profiel van timing capaciteiten van een individu te verkrijgen. Voorbeelden van dergelijke accu's zijn de bebij uitlijning test (BBT) 34, de batterij voor de Evaluatie van Auditieve Sensorimotor Timing Abilities (BAASTA) 35, en de Harvard Beat Assessment Test (H-BAT) 36. Deze batterijen omvatten tikken taken diverse ritmische auditieve stimuli variërend van muziek isochrone sequenties en perceptuele taken (bijvoorbeeld discriminatie duur detectie van de uitlijning van een metronoom op het ritme van muziek en anisochrony detectie). In alle gevallen dezelfde set van muzikale fragmenten werd gebruikt in perceptuele en sensomotorische taken.

In dit artikel illustreren we een aantal taken die bijzonder efficiënt bij het ​​onthullen van patronen van ritmestoornissen in ritme-dove mensen en arme synchronizers, zoals in eerdere studies 2. Deze taken zijn onderdeel van een grotere batterij van tests, het BAASTA 35. Sensomotorische timing vaardigheden worden getest door te vragen de deelnemers om hun vinger tikken op het ritme van eenvoudige encomplexe auditieve stimuli (bv isochrone sequenties, muziek en ritmische geluid afkomstig van de muzikale stimuli) 27,28. Perceptuele timing is getest met een anisochrony detectie taak 2,20,33,37. Een set van isochrone tinten wordt gepresenteerd. In sommige gevallen, is een van de tonen (bijvoorbeeld het voorlaatste) vroeger of later dan verwacht op basis van de isochrone structuur van de auditieve sequentie gepresenteerd. Deelnemers wordt gevraagd om afwijkingen te detecteren uit isochrony. Het voordeel van deze sensorimotorische en ritme perceptie taken is dat ze beide reeksen stimuli (in plaats van afzonderlijke perioden) en stimuli van verschillende complexiteit omvatten. Dus, op basis van eerdere gegevens, deze taken bieden de optimale omstandigheden om verschillende fenotypes van tel doofheid en slechte synchronisatie ontdekken. Bijzondere aandacht wordt besteed aan de in de analyse van de synchronisatie van gegevens aangenomen techniek. Deze techniek is gebaseerd op ronde statistiek, een benadering die bijzonder well geschikt voor de behandeling van onnauwkeurige en inconsistent synchronisatie op de beat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Synchronisatie Taken

  1. Voorbereiding van instrumenten:
    1. Sluit een standaard MIDI percussie-instrument op de computer via een conventionele MIDI-interface.
      OPMERKING: Data acquisitie wordt gerealiseerd via een MIDI elektronische percussie-instrument. Het apparaat vangt de exacte timing van de vinger kranen tijdens de motor synchronisatie taken.
    2. Open de speciale software voor de stimulus presentatie en respons opname.
      OPMERKING: De synchronisatie taak wordt uitgevoerd met behulp van standaard software voor de presentatie van audiomateriaal en registratie van gegevens van een digitale MIDI muziekinstrument (met 1 msec precisie).
  2. Geluidsmateriaal en procedure:
    1. Vanuit de software-interface, selecteert de stimulatiepuls te gebruiken in de synchronisatietaak uit drie keuzes (isochrone sequentie, muziek en amplitude gemoduleerde geluid verkregen uit de omhullende van de golf van de muzikale stimulus).
      OPMERKING: De ISOChronous sequentie bestaat 96 isochroon gepresenteerd tonen (duur = 30 msec). De muzikale stimulans is een door de computer gegenereerde piano versie van een fragment van de Radetzky March (Opus 228) van Johann Strauss dat 96 tellen (tel = kwartnoot) omvat. Fragmenten van de drie stimuli worden als extra materiaal om dit manuscript.
    2. Kies het juiste tempo voor de geselecteerde stimulatiepuls (450, 600, of 750 msec Inter-onset-interval (IOI) / Inter-beat-interval (IBI)) zoals aangegeven in de software-interface. Zorg ervoor dat de stimuli worden geleverd op een comfortabel geluidsniveau over de koptelefoon.
    3. Vraag de deelnemer te zitten in een rustige kamer aan de voorkant van de computer monitor.
    4. Vraag de deelnemer aan te boren op de MIDI-percussie-instrument met behulp van de wijsvinger van zijn of haar dominante hand synchroon met het tonen van de isochrone sequentie of met de muzikale beats voor meer complexe stimuli (muziek of lawaai). Instrueer de participatient om zo regelmatig mogelijk te benutten, zonder wijziging van de tikken tarief, terwijl het synchroniseren met de stimulatiestimulus.
    5. Start de stimulus presentatie en de opname van de kranen.
    6. Opname beëindigen van kranen na de presentatie van de laatste toon of muzikale beat.
  3. Data-Analyse:
    OPMERKING: Analyseer de gegevens van de gesynchroniseerde tikken taken met cirkelvormige statistieken 38,39. Deze werkwijze is bijzonder geschikt voor de analyse van synchronisatiegegevens 40,41; bovendien ronde statistieken zijn gevoelig voor individuele verschillen in timing capaciteiten en zijn daardoor in staat om gevallen van slechte synchronisatie 2,40 ontdekken. De analyse hieronder beschreven procedure wordt uitgevoerd met behulp van Matlab software (met behulp van de CircStat toolbox 39).
    1. Transformeer de tijd van de kranen opzichte van de stimulatiepulsen in hoeken op de eenheidscirkel (0-360 °) na de door Berens 39 procedure. 0 ° (dat is eqgriteit tot 360 °) komt overeen met het tijdstip van het optreden van de stimulatiepuls (dwz, de geluiden of muzikale beats). Gebruik de volgende formule om de hoek voor elke tik tijd te verkrijgen: [hoek (radialen) = 2 × π × (de tijd van de kraan / IOI)]. Omzetten radialen naar graden met de circ_rad2ang functie 39.
    2. Plot van de verkregen in de tikken proces als een verdeling van de punten op de eenheidscirkel hoeken. Doe dit met behulp van de circ_plot functie 39. Zorg voor hoeken in radialen als argument voor de functie om de plot te geven (zie voorbeeld in figuur 1).
    3. Voor elke proef tikken, gebruikt de hoeken (punten op de cirkel) de gemiddelde resultante R 38,39,42 (zie figuur 1) berekenen. Gebruik circ_mean 39 en circ_r 39 functies die het mogelijk maken de berekening van synchronisatie nauwkeurigheid en consistentie resp.
    4. Compute de synchronisatie nauwkeurigheid (dwz gemiddeld hoe ver van de stimulatiepuls de deelnemer kranen gesynchroniseerd tappen trial), die overeenkomt met de hoek θ van vector R. Gebruik de circ_mean functie 39. Zorg voor hoeken in radialen als argument voor de functie.
    5. Verzend tikken gegevens aan de Rayleigh proef 43 om te beoordelen of de verdeling van de punten rond de cirkel is willekeurig, met de circ_rtest functie 39. Zorg voor hoeken in radialen als argument voor de functie.
      Opmerking: In de Rayleigh test verwerpen de nulhypothese (dwz cirkelvormig uniformiteit, willekeurig verdeelde punten rond de cirkel) als de R vectorlengte groot genoeg is (bijvoorbeeld groter dan 0,4), wat aangeeft dat de deelnemers afgetapt bij een bepaalde faserelatie met betrekking tot de stimulatiestimulus hierboven kans. Alleen wanneer Rayleigh-test significant is (dat wil zeggen, wanneer de distribution van stippen rond de cirkel is niet willekeurig) nauwkeurigheid synchronisatie goed kan worden geïnterpreteerd.
    6. Bereken de synchronisatie consistentie (dat wil zeggen, de variabiliteit in het verschil tussen de tijd van de kranen en de stimulatie stimuli), die overeenkomt met de lengte van de vector R (0-1). Gebruik de circ_r functie 39. Zorg voor hoeken in radialen als argument voor de functie.
      OPMERKING: De consistentie is 1 wanneer alle kranen optreden op dezelfde tijdsinterval voor of na de stimulatiepulsen; de consistentie is 0 wanneer de kranen willekeurig zijn verdeeld rond de cirkel.
  4. Evaluatie van de individuele resultaten:
    OPMERKING: Vergelijk de prestaties van een deelnemer aan een normatieve groep of met een controlegroep om gevallen van slechte synchronisatie juistheid of slechte consistentie te ontdekken. Om deze vergelijking uit te voeren, voert u een gecorrigeerde t-test 44 in de singlims computer progra geïmplementeerdm ( http://homepages.abdn.ac.uk/j.crawford/pages/dept/SingleCaseMethodsComputerPrograms.htm ).
    1. Open het singlims computerprogramma. Voer het gemiddelde en SD van de nauwkeurigheid synchronisatie en de steekproefgrootte van de normatieve of controlegroep. Geef de nauwkeurigheid synchronisatie voor de deelnemer worden vergeleken met de normatieve of controlegroep. Klik op "Compute" om de resultaten van de gecorrigeerde t-test verkrijgen.
      OPMERKING: De deelnemer scoorden aanzienlijk slechter dan de normatieve of controlegroep wanneer de twee eenzijdige kans van de gecorrigeerde t-test is onder 0,05.
    2. Voer het gemiddelde en SD van de synchronisatie consistentie en steekproefomvang van de normatieve of controlegroep. Geef de synchronisatie consistentie voor de deelnemer die moet worden vergeleken met de normatieve of controlegroep.

2. Rhythm Perception Taken (Anisochrony Detection)

  1. Voorbereiding van instrumenten:
    1. Open de computer programma dat wordt gebruikt voor de uitvoering van de anisochrony detectie taken. Zorg ervoor dat de toetsen van het toetsenbord van de computer correct zijn ingesteld op de antwoorden van de deelnemers op te nemen.
      OPMERKING: Het ritme perceptie taken worden uitgevoerd met behulp van standaard software voor het draaien van gedragsexperimenten (dwz, stimulus presentatie en de opname van gedragsreacties).
  2. Geluidsmateriaal en procedure:
    1. Selecteer de stimulus (hetzij isochrone stimulus of muziek) zoals aangegeven door de software-interface. Kies het juiste tempo (450, 600, of 750 msec IOI / IBI) van de geselecteerde stimulus. Zorg ervoor dat de stimuli zijn afgegeven over de hoofdtelefoon niet op een comfortabel geluidsniveau.
      OPMERKING: Stimuli zijn gebaseerd op hetzelfde auditieve materiaal dat in de Synchronisatietaken. Elke stimulus omvat slechts 8 isochronously gepresenteerd tonen of muzikale beats in plaats van 96. Voor elk stimulus, is er een "change" versie (50% van de proeven, n = 24) en een "no change" versie (50% van de proeven, n = 24). In de verandering stimuli, de voorlaatste geluid of muzikale ritme optreedt eerder of later dan verwacht (met 8, 12, of 16% van de volgorde IOI / IBI) op basis van de vorige IOI's / ibis. In de no-change stimulus, de IOI's / ibis zijn volledig isochrone.
    2. Instrueer de deelnemer te zitten in een rustige kamer aan de voorkant van de computer monitor, luister naar de stimulus en vervolgens rechter, na de presentatie, of een verandering in het interval tussen de stimuli of beats (dwz anisochrony) aanwezig is of niet. Moedig de deelnemer om aandacht te besteden aan de hele reeks.
    3. Start de stimulus presentatie. Vraag de deelnemer om te reageren door op een van de twee toetsen op het toetsenbord van de computer (dat wil zeggen, een toets voor "verandering" of de andere toets voor "no-na de presentatie van de stimulus te veranderen "reacties).
  3. Data-Analyse:
    OPMERKING: Analyseer de uit het ritme taakopvatting verkregen door het berekenen van de discriminability index (d ') op elk niveau van aanpassen (op 8, 12, 16% van de IOI / IBI) en voor elke IOI / IBI. Hoe hoger de d "waarde, hoe groter de gevoeligheid voor anisochronies.
    1. Beschouw de antwoorden (n = 48) leverde door elke deelnemer voor een bepaalde stimulus, bij de output file door de software wordt gebruikt om de gedrags experiment uit te voeren. Tel het aantal reacties bij de onderhavige anisochrony in de stimulus correct gedetecteerd. Bereken de Hits (dwz, het aantal hits / aantal veranderingen stimuli).
    2. Tel het aantal reacties wanneer de deelnemer meldde een verandering in het interval tussen stimuli of slagen als er geen verandering. Bereken de Valse-Alarm (FA) (dwz, het aantal FA / aantal no-change stimuli).
    3. Bereken de z -score voor de Hits tarief en FA tarief, met behulp van de NORM.INV Matlab-functie (z-score = NORM.INV (Hits rate of FA tarief)). Aftrekken van de z -score voor de FA percentage van de z -score voor de Hits tarief d verkrijgen '.
  4. Evaluatie van de individuele resultaten:
    OPMERKING: Vergelijk de prestaties van een deelnemer aan een normatief of controlegroep om gevallen van slechte ritme perceptie bloot te leggen. Wat betreft de resultaten van de synchronisatietaken, voert een gecorrigeerde t-test met het singlims computerprogramma.
    1. Open het singlims computerprogramma. Voer het gemiddelde en SD van d 'en de steekproefgrootte van de normatieve of controlegroep. Geef de d "waarde voor de deelnemer die moet worden vergeleken met de normatieve of controlegroep.
      OPMERKING: De deelnemer scoorden aanzienlijk slechter dan de normatieve of controlegroep als de twee-eenzijdige kans van de gecorrigeerde t-test is dan 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De hierboven beschreven taken zijn met succes gebruikt om de timing mogelijkheden van individuen te karakteriseren zonder muzikale opleiding 2,34-36. In een recent representatief onderzoek op tel-doofheid 2, werd een groep van 99 niet-musici (studenten) gescreend met behulp van twee eenvoudige synchronisatie taken. Deelnemers gesynchroniseerd hun vinger te tikken met een isochroon sequentie en een muzikaal fragment op een comfortabele tempo (met een IOI / IBI van 600 msec). Tien van de deelnemers bleek bijzonder slechte synchronisatie met ten minste één van de twee stimuli en werden aangeduid als "slecht synchronizers". Deze deelnemers bleek synchronisatie nauwkeurigheid afgeweken meer dan 2 SD van het gemiddelde van de gescreende groep; synchronisatie consistentie was lager dan 2 SD van het gemiddelde van de groep. Deze werden vergeleken met een groep van 23 deelnemers (controles) die willekeurig werden gekozen uit studenten die vertoonden geen slechte synchronisatie opde screening taken. Arme synchronizers en controles werden aan een grondige test met de synchronisatie en ritme perceptie taken hier beschreven ingediend. De volgorde van de taken en stimuli werd gecompenseerd heel deelnemers.

Sequenties van tikken keer in de synchronisatietaken verzameld diende om de synchronisatie nauwkeurigheid en consistentie voor arme synchronizers en controles met verschillende pacing stimuli en op de verschillende IOI / ibis berekenen. De gemiddelde resultaten voor de nauwkeurigheid en consistentie worden geïllustreerd in Figuur 2 en Figuur 3, respectievelijk. Deze gegevens tonen aan dat zowel arme synchronizers en controles significant anticiperen op de stimuli de bij het tikken met een isochroon sequentie. Dit fenomeen, dat wordt aangeduid als "bedoel je negatieve asynchrony," is bekend in te tikken studies 27,45. Bedoel negatieve asynchrony neiging te verminderen of verdwijnen met stimuli (bijvoorbeeld muziek enruis) die complexer dan isochroon gepresenteerd tonen zijn, een effect ook in eerdere studies 45. Merk op dat arme synchronizers verschillen niet van controles op het gebied van nauwkeurigheid. Zo hoeft de nauwkeurigheid niet te worden een maatregel die is gevoelig genoeg om ritme doofheid of slechte synchronisatie te detecteren zijn. De resultaten waren meer onthullend bij het overwegen van de synchronisatie consistentie. Slechte synchronizers waren beduidend minder consistent dan controles in alle prikkels en IOI's / ibis. Dit verschil was significant wanneer deelnemers tikte samen met isochrone sequenties en muziek in vergelijking met lawaai (over tempi). Daarom synchronisatie consistentie is zeer gevoelig voor tekorten synchronisatie en daarmee vormt een ideale maat voor het blootleggen en karakteriseren individuele verschillen. Representatieve resultaten van dezelfde studie verkregen ritme perceptie taken worden weergegeven in figuur 4. Zoals zowel slechte synchronizers en controles werden beïnvloed door de hoeveelheid verandering in de auditieve sequentie (dwz grotere verschillen in de sequentie beter detecteerbaar) zowel isochrone stimuli en muziek. Het effect van de verandering was statistisch significant en is zichtbaar sneller tempo. Echter, op groepsniveau, slechte synchronizers niet slechter dan controles uit te voeren in de perceptuele taak.

De verkregen zijn sensorimotorische taken (synchronisatie consistentie) en in het ritme perceptie taken resultaten werden gebruikt om gevallen van slechte synchronisatie ontdekken. De procedure om deze voorwaarden aangeeft illustreren, werden de uit het representatieve studie gegevens verder geanalyseerd om de evaluatie van individuele verschillen voeren. In tabel 1 worden de gegevens gepresenteerd voor de 10 arme synchronizers die werden geïdentificeerd in de screening tests. Wanneer deelnemers scoorden aanzienlijk slechter dan de controlegroep bij een van de taken, zoals bepaald met gecorrigeerde t-testen 44, worden de waarden van hun uitvoering weergegeven in de tabel. De cut-off scores voor het identificeren van een deelnemer als een arme synchro in termen van synchronisatie consistentie waren 0,92, 0,51 en 0,51 voor isochrone sequenties, muziek en lawaai, respectievelijk. De verkregen door de slechte synchronizers in het ritme perceptie taken resultaten werden ook vergeleken met de prestaties controls '. In het ritme perceptie taak met een metronoom, de cut-off scores (d ') waren 0,33, 1,38 en 1,84, voor een 8%, 12%, en 16% verandering in duur (ten opzichte van de volgorde IOI), respectievelijk. Met muziek, de cut-off scores waren 1,52, 1,98, en 2,10 voor de drie veranderingen.

Deze eenvoudige methode die wordt gebruikt om individuele verschillen in de timing domein te analyseren stelt ons in staat om de profielen van de timing aandoeningen (verslaan doofheid of slechte synchronisatie) bloot te leggen. Inderdaad, slechte synchronisatie al dan niet gepaard gaan met deficiënte ritme waarneming. Voorts individuentonen moeilijkheden bij het ​​synchroniseren van de beat kan meer slecht presteren met een auditieve stimulus (bijvoorbeeld muziek) dan bij de andere stimuli (bijvoorbeeld een isochrone volgorde). De representatieve studie toont verschillende profielen van bijzondere waardeverminderingen. Bijvoorbeeld deelnemers S2, S3, S8 en S9 een ongunstige synchronisatie in de meeste van de stimulatiepulsen, evenals verminderde ritme waarneming. Stoornissen in zowel perceptuele en sensomotorische timing was eerder waargenomen in studies over aangeboren amusie 12,16. Deelnemers S1 en S5 liet een verschillend patroon. Ze traden op dezelfde wijze als controles in het ritme taakopvatting, met d 'waarden onder de cutoff. Ongeschonden waarneming in deze twee deelnemers werd bevestigd extra taken, zoals MBEA 2,15. Echter, S1 en S5 waren slecht synchronizers, vooral bij het tikken met complexe stimuli zoals muziek en amplitude gemoduleerde geluid. Bijvoorbeeld, S5's prestaties was bij toeval bij het ​​synchroniseren van kranen aan geluid (dwz de Rayleigh's test was niet significant) en net boven kans met muziek (bij toeval met 750 msec IBI). Vergelijkbare resultaten werden gevonden voor de deelnemers S6 en S10. Merk op dat deze dissociatie tussen perceptuele en senso timing niet kan worden verklaard door verminderde motorische controle, omdat de deelnemers, ondanks hun slechte synchronisatie, nog kunnen putten op een spontane tempo, gelijk aan de controles. Tenslotte kunnen bepaalde deelnemers (bijv S2, S5 en S6), slechte synchronisatie ten opzichte van de controlegroep, selectief betrekking op één type stimuli (bijvoorbeeld complexe stimuli zoals muziek of geluid, in tegenstelling tot een metronoom) . Samenvattend kunnen verschillende profielen van timing aandoeningen onbedekt voornoemde opdrachten. Dit geldt vooral voor licht werpen op de mechanismen achter andere timing taken, alsmede de onderlinge afhankelijkheid van deze mechanismen te onderzoeken.


Figuur 1:. Voorbeeld van de verdeling van kranen in een synchronisatie proces De resulterende vector R en zijn richting (hoek theta, θ) zijn aangegeven. In het voorbeeld vectorlengte = 0,95 en θ = -25 °. (Aangepast van Sowiński & Dalla Bella, 2013, met toestemming.) 2 Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2: Synchronisatie nauwkeurigheid voor een groep arme synchronizers (n = 10) en controles (n = 23) met verschillende stimulatiepulsen bij verschillende IOI / IBIS 2 Het optreden van de stimulatiepulsen (bijv tonen o.r muzikale beats) correspondeert met 0 °. Negatieve hoeken geven aan dat, gemiddeld, kranen deelnemers vooraf de stimuli de (grootste), terwijl positieve hoeken tonen dat deze taps later stimuli (inductief). Fout balken geven de standaardfout van het gemiddelde (SEM). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 3
Figuur 3:. Synchronisatie consistentie verkregen in een eerdere studie voor een groep arme synchronizers (n = 10) en controles (n = 23) met verschillende stimulatiepulsen bij verschillende IOI / IBIS 2 consistentie varieert van 0 (geen synchronisatie met een volledig willekeurige verdeling van de kranen) tot 1 (perfecte overeenstemming met kranen die voorkomen op dezelfde tijdsinterval voor of na t hij pacing stimuli). Fout balken geven de SEM. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 4
Figuur 4: Resultaten van het ritme taakopvatting (waarden van d ') verkregen in een eerdere studie voor een groep arme synchronizers (n = 10) en controles (n = 23) met de isochrone sequentie en muziek in verschillende IOI / IBIS . Foutbalken geven de SEM. (Aangepast van Sowiński & Dalla Bella, 2013, met toestemming.) 2 Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

1table1.jpg "/>
Tabel 1: Samenvatting van de afzonderlijke resultaten in de synchronisatie en ritme perceptie taken verkregen door een groep van 10 slecht synchronizers Waarden op de andere tests worden alleen gerapporteerd wanneer deelnemers scoorden aanzienlijk slechter dan de controlegroep.. Deelnemers die correct waargenomen afwijkingen van anisochrony ondanks hun slechte synchronisatie zijn vetgedrukt. (Aangepast van Sowiński & Dalla Bella, 2013, met toestemming.) 2. Klik hier om een grotere versie van deze tabel bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het doel van de beschreven methode is om een ​​set van taken en analyse van strategieën te bieden aan de timing capaciteiten van de meerderheid van de individuen te karakteriseren en te detecteren gevallen van tel doofheid of slechte synchronisatie. De kritische stappen van het protocol te betrekken 1) de opstelling van de voor stimulus presentatie en collectie van de vinger te tikken gegevens instrumenten en reacties onderwerpen ', 2) het verzamelen van gegevens met behulp van twee sets van taken (synchronisatie en ritme perceptie), 3) analyse van de synchronisatie gegevens met cirkelvormige statistieken en ritme waarneming data, en 4) de evaluatie van individuele resultaten. Deze stappen kunnen gemakkelijk door geschoolde onderzoekers worden uitgevoerd. Data-analyse wordt uitgevoerd met Matlab software door de uitvoering van de stappen in ons protocol beschreven. Een basiskennis van circulaire statistieken vereist voor de correcte interpretatie van de resultaten synchronisatie.

De werkwijze heeft een aantal voordelen vergeleken met die in de huidigeliteratuur 1,27,46. Eerst wordt de timing getest in taken waarbij zowel perceptie en actie, alsmede met vergelijkbare stimulus materiaal. In de meeste eerdere studies, worden sensorimotorische synchronisatie en duur perceptie meestal bestudeerd onafhankelijk met verschillende taken 1,27. Er zijn echter aanwijzingen dat perceptie en actie in de tijd verwerking kan distantiëren bij patiënten met hersenbeschadiging 8 of beat doofheid 2, zoals eerder waargenomen in toonhoogte verwerking 17,22-25. Het is belangrijk om een ​​aantal taken kan blootleggen die dissociations gebruiken zonder beïnvloed door de keuze van auditief materiaal. De in de methoden hier afgebeelde voorgestelde taken succesvol zijn in het tonen van de dissociaties tussen perceptie en actie in time verwerking. Maar we zijn ons bewust van het feit dat een verdere bevestiging van deze dissociatie het testen van perceptuele en sensomotorische timing zou vereisen met een breder scala van taken, evaluating verschillende timing vaardigheden. Dit doel kan worden bereikt door een batterij van testen zoals de BAASTA 35, alsmede door op gestimuleerde tikken en anisochrony detectie taken (met een maximum-likelihood procedure voor het berekenen detectiedrempels) en de H-36 BAT. Ten tweede worden de synchronisatie en perceptie taken uitgevoerd met zowel eenvoudige als meer complexe auditieve materiaal; de laatste omvat ofwel alle elementen van een muziekstuk (bijv, pitch en ritmische structuur) of alleen de ritmische functies (dwz amplitudegemoduleerde ruis). Variatie in songs kan de optimale condities voor het detecteren verminderde timing, die kan worden beperkt tot metrische-verwerking en sloeg extractie bij de verwerking van complexe ritmische stimuli zoals muziek. Tenslotte hebben we aangetoond dat circulaire statistieken een waardevol en relatief eenvoudige methode die kan worden gebruikt voor het analyseren synchronisatie prestaties, zoals is aangetoond in eerderebestudeert 2,40,41. Deze methode heeft een aantal voordelen, waardoor het bijzonder geschikt om te ontdekken en te karakteriseren individuele verschillen in sensomotorische synchronisatie 2,40. Circulaire statistieken niet een één-op-één correspondentie tussen kranen en pacing stimuli, een aandoening die zelden wordt voldaan aan de deelnemers tonen van slechte synchronisatie nodig. Bijvoorbeeld, beat-dove personen, kinderen, en arme synchronizers neiging om kranen weglaten of produceren meer dan één kraan die overeenkomt met dezelfde stimulatiestimulus 40. Dit maakt de berekening van synchronisatie nauwkeurigheid in veel gevallen onmogelijk. Door een een-op-een correspondentie tussen de kranen en stimulatiepulsen zonder eigen circulaire statistieken overwinnen probleem zodat alle kranen kunnen worden geanalyseerd.

De vertegenwoordiger van de resultaten die in dit document blijkt dat een set van gedrags-taken gericht op zowel sensomotorische synchronisatie met de vinger te tikken en het detecteren van de onregelmatigheid (anisochrony) in ritmische sequenties zijn gevoelig genoeg om individuele verschillen in perceptuele en sensorimotorische timing. Deze taken en maatregelen de gevallen waarin perceptuele timing dissocieert van sensorimotorische timing te ontdekken, zoals in een recent onderzoek in ons laboratorium 2. We verwachten dat de toepassing van deze taken en werkwijzen (bijvoorbeeld door de uitgestrekte batterijen tests) voor de behandeling van systematische perceptuele en senso timing vaardigheden met succes kan worden uitgebreid tot populaties van patiënten met hersenletsel 47, neurodegeneratieve ziekten (bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson) 11 35, of ontwikkelingsstoornissen (bijv, Attention Deficit Hyperactivity Disorder) 48. Een grondige evaluatie van perceptuele en sensomotorische timing in deze patiëntenpopulaties heeft de potentie om de weg voor revalidatie strategieën effenen wanneer timing vaardigheden lijken een cruciale rol (bijvoorbeeld spelen, in de revalidatie van het lopen in patients met de ziekte van Parkinson via auditieve cueing) 49,50.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Matlab Mathworks High-level language and interactive environment for numerical computation, visualization, and programming
MAX MSP Cycling '74 Software for data acquisition from MIDI-controlled interfaces, and stimulation presentation
Presentation Neurobehavioral Systems Software for conducting experiments in experimental psychology. Allows precisely-times stimulus delivery and collection of behavioral responses.
Roland HPD- 10 Roland Hand percussion pad (MIDI instrument)
EDIROL FA-66 Roland MIDI interface to connect the MIDI instrument to the computer.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Grondin, S. The Psychology of Time. , Emerald, West Yorkshire. (2008).
  2. Sowiński, J., Dalla Bella, S. Poor synchronization to the beat may result from deficient auditory-motor mapping. Neuropsychologia. 51 (10), 1952-1963 (2013).
  3. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization and perception of timing: Effects of music training and task experience. Hum. Mov. Sci. 29 (2), 200-213 (2010).
  4. Coull, J. T., Cheng, R. -K., Meck, W. H. Neuroanatomical and neurochemical substrates of timing. Neuropsychopharmacology. 36 (1), 3-25 (2011).
  5. Wing, A. M. Voluntary timing and brain function: An information processing approach. Brain Cogn. 48 (1), 7-30 (2002).
  6. Ivry, R. B., Spencer, R. M. C. The neural representation of time. Curr. Opin. Neurobiol. 14 (2), 225-232 (2004).
  7. Watson, S. L., Grahn, J. A. Perspectives on rhythm processing in motor regions of the brain. Mus. Ther. Perspect. 31 (1), 25-30 (2013).
  8. Fries, W., Swihart, A. A. Disturbance of rhythm sense following right hemisphere damage. Neuropsychologia. 28 (12), 1317-1323 (1990).
  9. Schwartze, M., Keller, P. E., Patel, A. D., Kotz, S. A. The impact of basal ganglia lesions on sensorimotor synchronization, spontaneous motor tempo, and the detection of tempo changes. Behav. Brain Res. 216 (2), 685-691 (2011).
  10. Wilson, S. J., Pressing, J. L., Wales, R. J. Modelling rhythmic function in a musician post-stroke. Neuropsychologia. 40 (8), 1494-1505 (2002).
  11. Allman, M. J., Meck, W. H. Pathophysiological distortions in time perception and timed performance. Brain. 135 (3), 656-677 (2012).
  12. Dalla Bella, S., Peretz, I. Congenital amusia interferes with the ability to synchronize with music. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 166-169 (2003).
  13. Phillips-Silver, J., et al. Born to dance but beat-deaf: a new form of congenital amusia. Neuropsychologia. 49 (5), 961-969 (2011).
  14. Launay, J., Grube, M., Stewart, L. Dysrhythmia: A specific congenital rhythm perception deficit. Front. Psychol. 5, 18 (2014).
  15. Peretz, I., Champod , A. S., Hyde, K. L. Varieties of musical disorders. The Montreal Battery of Evaluation of Amusia. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 58-75 (2003).
  16. Ayotte, J., Peretz, I., Hyde, K. L. Congenital amusia: a group study of adults afflicted with a music-specific disorder. Brain. 125 (2), 238-251 (2002).
  17. Dalla Bella, S., Giguère, J. -F., Peretz, I. Singing proficiency in the general population. J. Acoust. Soc. Am. 121 (2), 1182-1189 (2007).
  18. Peretz, I. Musical disorders: from behavior to genes. Curr. Dir. Psychol. Sci. 17 (5), 329-333 (2008).
  19. Peretz, I., Hyde, K. What is specific to music processing? Insights from congenital amusia. Trends in Cogn. Sci. 7 (8), 362-367 (2003).
  20. Hyde, K. L., Peretz, I. Brains that are out of tune but in time. Psychol. Sci. 15 (5), 356-360 (2004).
  21. Foxton, J. M., Nandy, R. K., Griffiths, T. D. Rhythm deficits in ‘tone deafness. Brain Cogn. 62 (1), 24-29 (2006).
  22. Dalla Bella, S., Giguère, J. -F., Peretz, I. Singing in congenital amusia. J. Acoust. Soc. Am. 126 (1), 414-424 (2009).
  23. Loui, P., Guenther, F., Mathys, C., Schlaug, G. Action-perception mismatch in tone-deafness. Curr. Biol. 18 (8), R331-R332 (2008).
  24. Griffiths, T. D. Sensory systems: auditory action streams. Curr. Biol. 18 (9), R387-R388 (2008).
  25. Dalla Bella, S., Berkowska, M., Sowiński, J. Disorders of pitch production in tone deafness. Front. Psychol. 2, 164 (2011).
  26. Berkowska, M., Dalla Bella, S. Uncovering phenotypes of poor-pitch singing: the Sung Performance Battery (SPB). SPB). Front. Psychol. 4 (714), (2013).
  27. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization: a review of the tapping literature. Psychon. Bull. Rev. 12 (6), 969-992 (2005).
  28. Repp, B. H. Musical synchronization, and the brain. Music, motorcontrol. Altenmüller, E., Kesselring, J., Wiesendanger, M. , Oxford University Press. 55-76 (2006).
  29. Vorberg, D., Wing, A. Modeling variability and dependence in timing. Handbook of perception and action. Heuer, H., Keele, S. W. 2, Academic Press. 181-162 (1996).
  30. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. Response delays and the timing of discrete motor responses. Percept. Psychophys. 14 (1), 5-12 (1973).
  31. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. The timing of interresponse intervals. Percept. Psychophys. 13 (3), 455-460 (1973).
  32. Ivry, R. B., Hazeltine, R. E. Perception and production of temporal intervals across a range of durations: Evidence for a common timing mechanism. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 21 (1), 3-1037 (1995).
  33. Ehrlé, N., Samson, S. Auditory discrimination of anisochrony: influence of the tempo and musical backgrounds of listeners. Brain Cogn. 58 (1), 133-147 (2005).
  34. Iversen, J. R., Patel, A. D., et al. The Beat Alignment Test (BAT): Surveying beat processing abilities in the general population. Proceedings of the 10th International Conference on Music Perception and Cognition (ICMPC10. Miyazaki, K. , Causal Productions. Adelaide. 465-468 (2008).
  35. Benoit, C. -E., Dalla Bella, S., et al. Musically cued gait-training improves both perceptual and motor timing in Parkinson's disease. Front. Hum. Neurosci. 8, 494 (2014).
  36. Fujii, S., Schlaug, G. The Harvard Beat Assessment Test (H-BAT): A battery for assessing beat perception and production and their dissociation. Front. Hum. Neurosci. 7, 771 (2013).
  37. Schulze, H. H. The perception of temporal deviations in isochronic patterns. Percept. Psychophys. 45 (4), 291-296 (1989).
  38. Fisher, N. I. Statistical analysis of circular data. , Cambridge University Press. Cambridge. (1993).
  39. Berens, P. CircStat: a Matlab Toolbox for circular statistics. J. Stat. Soft. 31, 1-21 (2009).
  40. Kirschner, S., Tomasello, M. Joint drumming: social context facilitates synchronization in preschool children. J. Exp. Child Psychol. 102 (3), 299-314 (2009).
  41. Pecenka, N., Keller, P. E. The role of temporal prediction abilities in interpersonal sensorimotor synchronization. Exp. Brain Res. 211 (3-4), 505-515 (2011).
  42. Mardia, K. V., Jupp, P. E. Directional statistics. , John Wiley. New York. (1999).
  43. Wilkie, D. Rayleigh test for randomness of circular data. Appl. Stat. 32 (3), 311-312 (1983).
  44. Crawford, J. R., Garthwaite, P. H. Investigation of the single case in neuropsychology: Confidence limits on the abnormality of test scores and test score differences. Neuropsychologia. 40 (8), 1196-1208 (2002).
  45. Aschersleben, G. Temporal control of movements in sensorimotor synchronization. Brain Cogn. 48 (1), 66-79 (2002).
  46. Repp, B. H., Su, Y. -H. Sensorimotor synchronization: A review of recent research (2006-2012). Psychon. Bull. Rev. 20 (3), 403-452 (2013).
  47. Stewart, L., von Kriegstein, K., Dalla Bella, S., Warren, J. D., Griffiths, T. D. Disorders of musical cognition. Oxford Handbook of Music Psychology. Hallam, S., Cross, I., Thaut, M. , Oxford University Press. 184-196 (2009).
  48. Noreika, V., Falter, C. M., Rubia, K. Timing deficits in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD): Evidence from neurocognitive and neuroimaging studies. Neuropsychologia. 51 (2), 235-266 (2013).
  49. Lim, I., et al. Effects of external rhythmical cueing on gait in patients with Parkinson's disease: a systematic review. Clin. Rehabil. 19 (7), 695-713 (2005).
  50. Spaulding, S. J., Barber, B., et al. Cueing and gait improvement among people with Parkinson's disease: a meta-analysis. Arch. Phys. Med. Rehabil. 94 (3), 562-570 (2012).

Tags

Gedrag ritme timing synchronisatie stoornissen sloeg doofheid perceptie en actie

Erratum

Formal Correction: Erratum: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks
Posted by JoVE Editors on 09/01/2016. Citeable Link.

A correction to the Acknowledgements section was made in: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks.

The Acknowledgements section has been updated from:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB and a grant from Polish Ministry for Science and Education to JS.

to:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB, and by a grant from Polish Narodowe Centrum Nauki (decision No. Dec-2011/01/N/HS6/04092) to JS.

Het blootleggen van Beat Doofheid: Het opsporen ritmestoornissen met gesynchroniseerde Finger tikken en Perceptuele Timing Taken
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dalla Bella, S., Sowiński, J.… More

Dalla Bella, S., Sowiński, J. Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks. J. Vis. Exp. (97), e51761, doi:10.3791/51761 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter