Avdekke Beat døvhet: Oppdager rytmeforstyrrelser med Synkronisert Finger Tapping og Perceptual Timing Oppgaver

Summary

Atferds oppgaver som gir mulighet for vurdering av perseptuelle og sensorimotor timing evner i den generelle befolkningen (dvs. ikke-musikere) er presentert. Synkronisering av finger peke i takt med en auditiv stimuli og oppdager rytmiske uregelmessigheter gir et middel for å avdekke rytmeforstyrrelser.

Abstract

Et sett av atferdsmessige oppgaver for å vurdere perseptuelle og sensorimotor timing evner i den generelle befolkningen (dvs. ikke-musikere) er presentert her med mål om å avdekke rytmeforstyrrelser, som slo døvhet. Beat døvhet er preget av dårlig ytelse i oppfatte varig i auditive rytmiske mønstre eller dårlig synkronisering av bevegelse med auditive rytmer (f.eks, med musikalske beats). Disse oppgavene inkluderer synkronisering av fingeren peke i takt med enkle og komplekse auditive stimuli og påvisning av rytmiske uregelmessigheter (anisochrony deteksjon oppgave) innebygd i de samme stimuli. Disse testene, som er lett å administrere, omfatte en vurdering av både perseptuelle og sensorimotor timing evner under forskjellige forhold (f.eks, slo priser og typer av auditiv materiale) og er basert på de samme auditive stimuli, alt fra en enkel metronom til en kompleks musikalsk utdrag. Analysen av synkronsert tappe data er utført med sirkulære statistikk, som gir pålitelige målinger av synkronisering nøyaktighet (f.eks forskjellen mellom timingen av kraner og timingen av pace stimuli) og konsistens. Sirkulære statistikk om å tappe data er spesielt godt egnet for å avdekke individuelle forskjeller i den generelle befolkningen. Synkronisert tapping og anisochrony deteksjon er sensitive tiltak for å identifisere profiler av rytmeforstyrrelser og har blitt brukt med suksess for å avdekke tilfeller av dårlig synkronisering med spart perseptuelle timing. Dette systematisk vurdering av perseptuelle og sensorimotor timing kan utvides til populasjoner av pasienter med hjerneskade, nevrodegenerative sykdommer (f.eks Parkinsons sykdom), og utviklingsforstyrrelser (f.eks Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Introduction

Mennesker er spesielt effektiv ved behandling av varigheten av hendelser i deres miljø ^en. Spesielt er evnen til å oppfatte i takt med musikken eller den vanlige tikkingen fra en klokke og evnen til å flytte sammen med det (for eksempel i dans eller synkronisert sport) utbredt i befolkningen generelt (dvs. hos personer som ikke har fått musikkopplæring) ^2,3. Disse evnene er understøttet av et komplekst nevronale nettverk som involverer kortikale områder av hjernen (f.eks premotor cortex og den supplerende motor området) og subkortikale strukturer, slik som basalgangliene og cerebellum ^4-7.

Forstyrrelse av dette nettverket og påfølgende dårlig tidsmessig behandling kan skyldes hjerneskade ^8-10 eller neuronal degenerasjon, som observert hos pasienter med Parkinsons sykdom ^11. Men dårlig oppfatning av varighet og dårlig synkronisering til bspise av musikk kan også manifestere seg i friske individer i fravær av hjerneskade. Til tross for det faktum at de fleste kan oppfatte auditive rytmer og synkronisere bevegelsen i takt (for eksempel i musikk), det finnes hederlige unntak. Noen individer har store vanskeligheter med å synkronisere sine kroppsbevegelser eller finger tappe i takt med musikken, og kan fremvise dårlig rytme oppfatning, viser vansker med å diskriminere melodier med noter av forskjellig varighet. Denne tilstanden har blitt referert til som "slå døvhet" eller "dysrhythmia" ^2,12-14. For eksempel ble banket døvhet er beskrevet i en nyere studie ^13, i hvilket tilfelle av en pasient heter Mathieu ble rapportert. Mathieu var spesielt unøyaktig på hoppende i takt med rytmiske sanger (f.eks en Merengue sang). Synkronisering var fortsatt mulig, men bare til lyden av en enkel isokron sekvens (for eksempel en metronom). Dårlig synkronisering varassosiert med dårlig rytme persepsjon, som avslørt av Montreal Battery av Evaluering av amusia (MBEA) ^15. I en ytterligere oppgave, ble Mathieu bedt om å matche bevegelsene av en danser til musikken; interessant, Mathieu utstilt usvekket banen oppfatning.

Dårlig rytme persepsjon og dårlig synkronisering, i banke døve personer med spart banen persepsjon, ble observert i videre studier ^2,12,14, og dermed gi overbevisende bevis for at rytmeforstyrrelser kan skje i isolasjon. Beat døvhet er derfor forskjellig fra den typiske beskrivelse av medfødt amusia (dvs. tone døvhet), en nevrologisk lidelse som påvirker banen persepsjon og produksjon ^16-19. Interessant, kan dårlig rytme persepsjon og produksjon co-skje med dårlig banen behandling i medfødt amusia ^12,16,20. Likevel, dårlig rytme persepsjon i dette tilfellet er avhengig av evnen til et individ til å oppfatte banen variasjon. Nårbek variasjoner i melodier er fjernet, medfødte amusics kan lykkes diskriminere rytme forskjeller ^21.

Viktige individuelle forskjeller er observert i takt døvhet; dette faktum fortjener spesiell oppmerksomhet. I de fleste tilfeller, både rytme persepsjon og synkronisering i takt med musikken er mangel ^2,12-14; kan imidlertid dårlig synkronisering også oppstå når rytme oppfatning er spart ^2. Dette dissosiasjon mellom persepsjon og handling i timing domenet er vist ved hjelp av synkronisert tappe oppgaver med en rekke rytmiske auditive stimuli (for eksempel en metronom og musikk) og ved hjelp av ulike rytme oppfatning oppgaver (f.eks diskriminering av melodier basert på ulike notatvarig og påvisning av avvik fra isochrony i rytmiske sekvenser). Dette funnet er særlig relevant fordi den peker på en mulig utskillelse av persepsjon og handling med hensyn til timing mekanismens, som tidligere observert i banen behandlingen ^17,22-25. Ytterligere dissociations ble fremhevet avhengig av stimulans kompleksitet ^to. De fleste fattige synchronizers utstilt selektive vansker med komplekse stimuli (for eksempel musikk eller amplitydemodulerte støy avledet fra musikk), mens de fortsatt viste nøyaktig og konsistent synkronisering med enkle isokrone sekvenser; andre fattige synchronizers viste det motsatte mønsteret. Oppsummert disse resultatene sammen i noe som indikerer at det er en rekke av fenotyper av timing lidelser i befolkningen generelt (som observert i andre domener av musikalsk behandling som pitch ^25,26), som krever en følsom sett med oppgaver for å bli oppdaget. Karakterisere de mønstre av rytmeforstyrrelser er spesielt relevant for å belyse de spesifikke mekanismene som er feil i registersystemet.

Målet med fremgangsmåten som er vist her, er å tilveiebringe et sett av oppgaver som kan blibrukes til å avdekke forhold av valdet døvhet i befolkningen generelt og oppdage ulike subtyper av midlertidige lidelser (f.eks, påvirker perseptuelle vs. sensorimotor timing eller en bestemt klasse av rytmisk stimuli). Sensorimotoriske timing evner har stort sett blitt undersøkt ved hjelp av finger tappe oppgaver med auditiv materiale. Deltakerne blir bedt om å tappe deres pekefinger synkront med auditive stimuli, for eksempel til en sekvens av toner jevnt fordelte i tid eller til musikk (dvs. i en synkronisert eller tempo tappe oppgave ^27-29). En annen populær paradigme, som har vært kilde til betydelige modellering innsats ^29-32, er synkroniser-videreføring paradigme, der deltakeren fortsetter å banke på ratene gitt av en metronom etter lyden har stoppet. Rytme oppfatning er studert med en rekke oppgaver som spenner fra varighet diskriminering, estimering, bisection (dvs. sammenligne varig til "kort" og & #39, lange 'standarder), og påvisning av anisochrony (dvs. avgjøre om det er en avvikende intervall innenfor en isokron sekvens) i takt justering oppgave (dvs. detektere om en metronom lagt over musikk er på linje med rytmen) ^{1,2 , 20,33,34.} De fleste studier har fokusert på tid persepsjon, slo produksjon eller sensorimotor timing, som ble testet i isolasjon. Det er imidlertid sannsynlig at slike ulike oppgaver referere til noe ulike evner (f.eks intervall timing vs. beat-baserte timing, perseptuelle vs. sensorimotor timing) og ikke gjenspeiler den virke de samme tidsmekanismer og tilhørende nevronale kretser. Dette problemet kan omgås ved hjelp av nylig foreslåtte batterier av oppgaver som vurderer både perseptuelle og sensorimotor timing evner. Disse batteriene gi forskerne en uttømmende profil av et individs timing evner. Eksempler på slike batterier er det bepå justeringstest (BAT) ^34, batteriet for vurderingen av Auditory sensorimotor Timing Evner (BAASTA) ^35, og Harvard Beat Assessment Test (H-BAT) ^36. Disse batteriene består av å tappe oppgaver med en rekke rytmiske auditive stimuli som spenner fra musikk til isokrone sekvenser samt perseptuelle oppgaver (f.eks varighet diskriminering, påvisning av justeringen av en metronom i takt med musikken, og anisochrony deteksjon). I alle tilfeller ble den samme sett av musikalske utdrag brukes i perseptuelle og sensorimotor oppgaver.

I denne artikkelen, vi illustrere et sett med oppgaver som er spesielt effektiv ved å avsløre mønstre av rytmeforstyrrelser i banke døve individer og fattige synchronizers, som vist i tidligere studier ^2. Disse oppgavene er en del av et større batteri av tester, den BAASTA ^35. Sensorimotor timing evner testes ved å spørre deltakerne til å tappe deres finger i takt med enkle ogkomplekse auditive stimuli (f.eks isokrone sekvenser, musikk og rytmisk støy avledet fra musikalske stimuli) ^27,28. Perseptuelle timing er testet med en anisochrony deteksjon oppgave ^2,20,33,37. Et sett av isokrone toner er presentert. I noen tilfeller er en av tonene (f.eks, den nest siste) presenteres før eller senere enn forventet basert på isokron strukturen i auditiv sekvens. Deltakerne blir bedt om å oppdage avvik fra isochrony. Fordelen med disse sensorimotor og rytmeoppfatning oppgaver er at de begge involverer sekvenser av stimuli (i stedet for enkeltvarigheter) og stimuli av ulik kompleksitet. Dermed er basert på tidligere bevis, disse oppgavene gi optimale forhold for å avdekke ulike fenotyper av valdet døvhet og dårlig synkronisering. Spesiell oppmerksomhet er betalt til teknikk vedtatt i analysen av synkroniseringsdata. Denne teknikken er basert på sirkulære statistikker, en tilnærming som er spesielt vill egnet for å undersøke unøyaktig og inkonsekvent synkronisering i takt.

Protocol

1. synkronisering oppgaver Utarbeidelse av instrumenter: Koble en standard MIDI rytmeinstrument til datamaskinen via en vanlig MIDI-grensesnitt. MERK: Datainnsamling er realisert via et MIDI elektronisk perkusjon instrument. Enheten tar det eksakte tidspunktet for finger kraner under motor synkronisering oppgaver. Åpne dedikert programvare for stimulans presentasjon og respons opptak. MERK: synkroniseringsoppgaven er implementert ved bruk av standard programvare for presentas…

Representative Results

Oppgavene som er beskrevet ovenfor har blitt brukt med suksess til å karakterisere timing evnene til personer uten musikalsk opplæring 2,34-36. I en fersk representativ studie på beat-døvhet to, ble en gruppe på 99 ikke-musikere (universitets studenter) skjermet ved hjelp av to enkle synkroniseringsoppgaver. Deltakerne synkronisert sin finger peke med en isokron sekvens og en musikalsk utdrag på et behagelig tempo (med en IOI / IBI på 600 ms). Ti av deltakerne viste spesielt dårlig synkroni…

Discussion

Målet med den beskrevne metoden er å gi et sett av oppgaver og analysestrategier for å karakterisere timing evner til flertallet av individer og oppdage tilfeller av slag døvhet eller dårlig synkronisering. De kritiske trinn i protokollen involvere 1) oppsett av instrumentene som brukes for stimulans presentasjon og innsamling av finger tappe data og fagenes svar, 2) datainnsamling ved hjelp av to sett med oppgaver (synkronisering og rytme persepsjon), 3) analyse av synkronisering data med sirkulære statistikker o…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
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 interfact to connect the MIDI instrument to the computer.