Summary
El presente estudio propone un protocolo para investigar la adaptación al audition invertida de izquierda a derecha sólo logrado dispositivos vestibles, mediante neuroimagen, que puede ser una herramienta eficaz para descubrir la capacidad de adaptación de los seres humanos a un ambiente novedoso en la dominio auditivo.
Abstract
Un inusual espacio sensorial es una de las herramientas efectivas para descubrir el mecanismo de adaptabilidad de los seres humanos a un ambiente nuevo. Aunque la mayoría de los estudios previos ha utilizado gafas especiales con prismas para conseguir espacios inusuales en el dominio visual, una metodología para el estudio de la adaptación a los espacios auditivos inusuales aún tiene que establecerse plenamente. Este estudio propone un nuevo protocolo para configurar, validar y utilizar un sistema estereofónico invertido de izquierda a derecha utilizando sólo los dispositivos portátiles, para el estudio de la adaptación a izquierda y derecha se han invertido y audición con la ayuda de neuroimagen. Aunque características acústicas individuales no están implementadas aún, y leve derrame de sonidos unreversed es relativamente incontrolable, el aparato construido muestra alto rendimiento en una localización de la fuente de sonido de 360° juntada con audiencia características con poco de retraso. Por otra parte, parece un reproductor de música móvil y permite a un participante a centrarse en la vida cotidiana sin despertar curiosidad o llamar la atención de otras personas. Puesto que los efectos de la adaptación con éxito fueron detectados en los niveles de percepción, de comportamiento y neuronales, se concluye que este protocolo proporciona una metodología promisoria para el estudio de adaptación al audition invertida de izquierda a derecha y es una herramienta eficaz para descubrir la capacidad de adaptación de los seres humanos a nuevos ambientes en el dominio auditivo.
Introduction
Adaptabilidad a un ambiente nuevo es una de las funciones fundamentales para los seres humanos a vivir firme en cualquier situación. Una herramienta eficaz para descubrir el mecanismo de adaptabilidad ambiental en los seres humanos es un espacio sensorial inusual que se produce artificialmente por aparatos. En la mayoría de los estudios anteriores sobre este tema, especiales gafas con prismas se han utilizado para lograr la visión invertida de izquierda a derecha1,2,3,4,5 o arriba-abajo visión invertida6,7. Además, la exposición a esa visión de unos pocos días a más de un mes ha revelado adaptación perceptiva y conductual1,2,3,4,5, 6 , 7 (p. ej., capacidad para montar una bicicleta2,5,7). Por otra parte, mediciones periódicas de la actividad cerebral mediante técnicas de neuroimagen, tales como electroencefalografía (EEG)1, Magnetoencefalografía (MEG)3y la proyección de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI)2, 4,5,7, han detectado cambios en la actividad neuronal que subyace a la adaptación (p. ej., activación visual bilateral para estimulación visual unilateral4, 5). aunque la apariencia del participante se convierte en extraña hasta cierto punto y gran atención es necesaria para que el observador mantener la seguridad del participante, visión invertida con prismas proporciona tridimensional (3D) visual información precisa sin cualquier demora en una forma usable. Por lo tanto, la metodología para descubrir el mecanismo de adaptabilidad ambiental relativamente se establece en el dominio visual.
En 1879, Thompson propuso un concepto de pseudophone, "un instrumento para la investigación de las leyes de la audición binaural por medio de las ilusiones que produce en la percepción acústica del espacio"8. Sin embargo, en contraste con los casos visual1,2,3,4,5,6,7, varios intentos se hicieron para el estudio de la adaptación al inusual espacios auditivos y ningún conocimiento sensible se ha obtenido hasta la fecha. A pesar de una larga historia de desarrollo virtual muestra auditiva9,10, rara vez se han desarrollado aparatos portátiles para el control de audición 3D. Por lo tanto, solamente algunos informes examinan la adaptación al audition invertida de izquierda a derecha. Un aparato tradicional consiste en un par de curvas trompetas que se cruzan y se inserta en los canales de oído de un participante en un contrario manera11,12. En 1928, joven primero divulgado el uso de estos cruzados trompetas y llevaba continuamente durante 3 días como máximo un total de 85 h para probar la adaptación para audition invertida de izquierda a derecha. Willey et al. 12 el caso de la adaptación en tres participantes usando las trompetas de 3, 7 y 8 días, respectivamente. Las trompetas curvas fácilmente proporcionan audición invertida de izquierda a derecha, pero tenían un problema con la fiabilidad de precisión espacial, portabilidad y aspecto extraño. Un aparato más avanzado para la audición invertida es un sistema electrónico en que líneas de izquierda y derecha de la cabeza/auriculares y micrófonos son reverso conectado13,14. Ohtsubo et al. 13 lograr inversión auditiva usando los micrófonos-auriculares primera vez binaurales que fueron conectados a un amplificador fijo y evaluaron su desempeño. Más recientemente, Hofman et al. 14 reticulado completo en canal auditivos y adaptación en dos participantes que usaban las ayudas para h 49 en 3 días y 3 semanas, respectivamente. Aunque estos estudios han informado de la localización de la fuente de sonido en el campo auditivo frontal de alto rendimiento, la localización de la fuente de sonido en el backfield y un retraso potencial de los aparatos eléctricos nunca han sido evaluadas. Especialmente en Hofman et al.' estudio de s, el rendimiento espacial de los audífonos fue garantizado para el frente 60° en la condición de fijo de cabeza y para el delantero 150° en la condición de cabeza-libre, sugiriendo desconocido omniazimuth rendimiento. Por otra parte, el período de exposición puede ser demasiado corto para detectar fenómenos relacionados con la adaptación en comparación con los casos más de visión invertida2,4,5. Ninguno de estos estudios han medido la actividad cerebral mediante técnicas de neuroimagen. Por lo tanto, la incertidumbre de precisión espacio-temporal, los períodos cortos de la exposición y la no utilización de neuroimagen puede ser razones para el pequeño número de informes y la limitada cantidad de conocimiento en la adaptación para audition invertida de izquierda a derecha.
Gracias a los avances recientes en tecnología acústica usable, Aoyama y Kuriki15 tuvo éxito en la construcción de una izquierda invertida audition 3D utilizando dispositivos solamente usables que recientemente llegó a estar disponible y consigue el sistema de omniazimuth con alto precisión espacio-temporal. Por otra parte, aproximadamente 1 mes en exposición invertida audición usando el aparato exhibe algunos resultados representativos para las mediciones de MEG. Basado en este informe, describimos, en este artículo, un protocolo detallado para configurar, validar y utilizar el sistema, y probar la adaptación a izquierda y derecha invertida audición con la ayuda de neuroimagen que se realiza periódicamente sin el sistema. Este enfoque es eficaz para descubrir la capacidad de adaptación de los seres humanos a un ambiente nuevo en el dominio auditivo.
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Protocol
Todos los métodos aquí descritos han sido aprobados por el Comité de ética de Tokio Denki Universidad. Todos los participantes, el consentimiento informado se obtuvo después de que el participante recibió una explicación detallada del protocolo.
1. configuración de la izquierda-derecha invertida sistema de audición
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Configuración del sistema de audición invertida sin un participante
- Preparar un grabador de (LPCM) modulación de código de pulso linear, binaurales micrófonos y Auriculares biauriculares.
- Conectar las líneas derecha e izquierdas de los micrófonos agriamente a la grabadora LPCM para señales de sonido analógicas invertidas de izquierda a derecha están digitalizadas. Además, conectarse las líneas derecha e izquierdas de los auriculares directamente a través de la grabadora para que las señales digitalizadas invertidas se reproducen inmediatamente.
Nota: En el caso de emplear los auriculares-micrófonos binaurales como audífonos binaurales, no utilice las piezas auriculares para reducir el derrame de los sonidos que pasan por las piezas de micrófono. - Que los cuerpos de los micrófonos y los auriculares para cada oído con aislamiento leve sonidos materiales de impermeabilización y cubrir los micrófonos con parabrisas dedicados para suprimir el ruido del viento.
- Inserte las baterías recargables y una tarjeta de memoria de alta velocidad de gran capacidad en la grabadora LPCM y enciéndala. Establecer las condiciones de grabación correctamente de tal manera que las señales de sonido se graban en la tarjeta de memoria como un formato LPCM en una frecuencia de muestreo de 96 kHz con 24 bits de profundidad.
- Coloque el cuerpo del sistema en un bolso del bolsillo.
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Configuración del sistema de audición invertida con un participante
- Instruir al participante para insertar los auriculares del sistema audition invertido fuertemente en los canales de oído.
- Desconecte las líneas para los micrófonos de izquierda y derecha y conecte el lado de la oreja dominante del micrófono directamente a través de a la grabadora.
- Instruir al participante para despegar y poner en el lado de la oreja dominante del sistema repetidor mientras ajusta el volumen del sonido de la grabadora para hacer la sonoridad subjetiva directa (normal) e indirecta (invertida) suena igual (lo más cerca posible).
- Compruebe el volumen para el oído no dominante así y conectar todas las líneas del sistema de nuevo.
- Coloque el sistema en el bolsillo de los participantes, fijar los cables en la ropa del participante apropiadamente para evitar que se enrede y recoger ruidos indeseados.
2. validación de la izquierda invertida el sistema de audición
Nota: Realice los siguientes pasos para validar el sistema de audición invertida de izquierda a derecha, con independencia de los experimentos que estudian la adaptación al cambio de izquierda a derecha.
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Validación de la localización de la fuente de sonido del sistema de audición invertida
- Localizar un transportador de ángulo digital cuya dirección inicial se define como 0° en el centro de una cámara anecoica, y asumir un círculo virtual centrado en este punto con un radio de 2 m. a lo largo del círculo virtual, marca 72 fuentes sonoras posibles en cada 5°-180 ° a 175 ° en una manera hacia la derecha y conjunto de altavoces de la onda de plano en estos puntos dirigidos hacia el centro del círculo.
- Configurar una cámara de video cerca del centro de la habitación para grabar la pantalla de los Goniómetros digitales.
Nota: Puesto que la pantalla del transportador se mueve con el cuerpo del transportador, el campo de visión del vídeo debe ser lo suficientemente grande como para cubrir todas las áreas posibles. Por otra parte, la cámara debe colocarse con cuidado para no perturbar la posición de sentada del participante y la presentación de sonido. - Preparar para dos sesiones de la localización de la fuente de sonido: en la primera sesión, el participante no pone en el sistema de audición invertida. En la segunda sesión, el participante pone en el equipo, lo calibra y verifica el sistema (como se explica en el paso 1.2) lo antes posible.
- Guía de los participantes a sentarse cómodamente y con los ojos vendados en el centro de la guarnición de círculo 0° sonido fuente y esperar a que el experimento empezar.
- Llevar a cabo dos sesiones de la localización de la fuente de sonido. En ambas sesiones, tener el participante uso del transportador para indicar la dirección de sonido percibida tan precisamente como sea posible sin mover la cabeza.
- Para cada sesión, empezar a grabar video la pantalla de ángulo del transportador y sonidos de 1000 Hz presente en el nivel de presión sonora de 65 dB (SPL) de cualquiera de las fuentes de sonido: el sonido en un solo lugar es al azar cambia el sonido en otro lugar cada 10 s de tal un manera que cada lugar se usa una vez.
Nota: Aquí usamos MATLAB con el Toolbox de psicofísica16,17,18. Aunque esta caja de herramientas se utiliza habitualmente para presentar sonidos, puede también utilizarse cualquier software de estimulación confiable. - Después de cada sesión, detener la grabación de vídeo e instruir a los participantes a tomar un descanso por tiempo suficiente.
- Leer los ángulos perceptivos ensayo por ensayo en el transportador de vídeo grabado y evaluar el desempeño espacial del sistema de audición invertida comparando los ángulos perceptivos en la normal y las condiciones invertidas contra la física ángulos definidos por la dirección de fuentes de sonido.
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Validación de la demora del sistema de audición invertida
- Ponga el sistema de audición invertida sobre una mesa en un cuarto tranquilo con no participantes.
- Desconectar una línea para el micrófono izquierdo y un altavoz plano-agite y el auricular izquierdo lo más cerca posible al micrófono derecho.
- Iniciar la grabación de sonido directo (normal) del altavoz e indirectas (invertidas) sonidos del auricular izquierdo simultáneamente a través del micrófono de la derecha.
- 1-ms actual, haga clic en sonidos por el altavoz con un intervalo inter-estímulo moderado en 65dB SPL.
- Después de un número suficiente de ensayos, detener la presentación y grabación de los sonidos.
- Para confirmar la configuración simétrica del sistema, repita los mismos pasos utilizando el auricular derecho y el izquierdo micrófono.
- Leer los datos registrados de sonido utilizando el software (por ejemplo, MATLAB) y evaluar la diferencia entre los tiempos de aparición de los sonidos (normales) directos e indirecta (invertida), que corresponde a un potencial retraso causado por el tiempo empleado en pasar a través de la ruta eléctrica en el sistema.
3. estudiar la adaptación a izquierda y derecha invertida Audition
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Procedimiento de la exposición a Audition invertida
- Recordar a los participantes varias veces de su derecho a salir de la exposición en cualquier momento.
Nota: Detener la exposición tan pronto como sea posible si el participante informa mal o si un observador nota cualquier signo de que el participante quiere dejar la exposición por cualquier razón. - Preparar un número suficiente de baterías recargables y tarjetas de memoria de alta velocidad de gran capacidad para permitir que el participante sustituirlos en cualquier momento.
- Instruir al participante para usar, calibrar y comprobar que el sistema de audición invertida por ellos mismos durante el período de exposición, como se explica en el paso 1.2. Realizar el mismo procedimiento cada vez que el participante lleva el sistema después de cada interrupción.
- Instruir al participante para realizar actividades de vida diaria mientras que usa el sistema continuamente durante aproximadamente un mes, excepto al dormir, bañarse, neuroimagen y otras veces de emergencia. En estos casos, pida a los participantes para eliminar el sistema e inmediatamente Inserte tapones en sus oídos para prevenir la recuperacion de adaptación.
Nota: Aunque es ideal para los participantes a usar el sistema día y noche, se recomienda no usar el sistema para dormir y bañarse con el fin de evitar ruidos inesperados y choques eléctricos, respectivamente. - Reemplace las baterías y tarjetas de memoria rutinariamente antes de agotamiento de la batería y exceso de capacidad de memoria, respectivamente. Retire el sistema y reemplace con tapones para los oídos en un lugar silencioso sin producir ningún sonido.
- Cuando un participante tiene que moverse de la unidad exterior, el participante en un coche, acompañar al participante en el movimiento, o pedirles que usaran medios seguros de transporte por actos realizados solo.
Nota: Debe tener mucho cuidado por el investigador para no poner en peligro la seguridad del participante durante el período de exposición, especialmente cuando el participante va fuera. Prohíbe que el participante realiza cualquier comportamiento peligroso. - Con el fin de facilitar la adaptación, instruir a los participantes a experimentar situaciones de entrada auditiva, como caminar en un centro comercial o un campus, tener una conversación con más de dos personas, y juegos de video juego en 3D, tanto tiempo como sea posible.
- Instruir a los participantes a llevar un diario o proporcionar un informe subjetivo a un observador tan frecuentemente como sea posible acerca de cambios perceptuales y conductuales, los eventos experimentados y todo lo que el participante Nota.
- Después del período de exposición de blanco, instruir a los participantes a sacar el sistema de audición invertida.
Nota: También es importante hacer un seguimiento sobre los cambios perceptuales y conductuales para examinar el proceso de recuperación de la adaptación a audition invertida de izquierda a derecha.
- Recordar a los participantes varias veces de su derecho a salir de la exposición en cualquier momento.
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Neuroimagen durante la exposición a Audition invertida
- Instruir al participante para entrenar en una tarea que se utilizarán en los experimentos de neuroimagen suficientemente como sea posible.
- Por ejemplo, capacitar al participante para llevar a cabo una tarea de tiempo de reacción selectiva en dos condiciones, compatibles e incompatibles15. La condición compatible consiste en responder de inmediato al sonido de la oreja derecha con el dedo índice derecho y con el sonido de la oreja izquierda con el dedo índice izquierdo. La condición incompatible consiste en responder de inmediato el sonido de la oreja derecha con el dedo índice izquierdo y el sonido de la oreja izquierda con el dedo índice derecho.
- Utilizar sonidos de 1000 Hz a 65 dB SPL para 0.1 s con un intervalo inter-estímulo de 2.5 – 3.5 s, que aparece pseudorandomly a ambos lados de la oreja.
- Antes de la exposición a audition invertida, realizar un experimento de neuroimaging en la tarea de formación.
- Por ejemplo, grabar respuestas MEG o EEG, así como las respuestas del dedo izquierdo y derecho en el tiempo de reacción selectiva tarea15. La tarea consiste en compatible con dos y dos bloques incompatibles que se disponen alternativamente con un intervalo inter-bloque de al menos 30 s y con sonidos que aparece 80 veces para cada bloque a través de los auriculares insertados con tubos de timpanostomía plástico.
Nota: Aunque se utilizó un sistema de MEG de 122 canales en Aoyama y Kuriki15, un sistema de varios canales EEG también es adecuado para este protocolo. - Para el EEG/MEG grabación, configurar la frecuencia de muestreo a 1 kHz y el ancho de banda de grabación análoga en 0.03 – 200 Hz.
- Por ejemplo, grabar respuestas MEG o EEG, así como las respuestas del dedo izquierdo y derecho en el tiempo de reacción selectiva tarea15. La tarea consiste en compatible con dos y dos bloques incompatibles que se disponen alternativamente con un intervalo inter-bloque de al menos 30 s y con sonidos que aparece 80 veces para cada bloque a través de los auriculares insertados con tubos de timpanostomía plástico.
- Durante aproximadamente 1 mes en exposición a audition invertida, llevar a cabo experimentos de neuroimagen en la tarea de formación cada semana sin el sistema de audición invertido en exactamente la misma manera que en el experimento antes de la exposición (paso 3.2.2).
Nota: El sistema es retirado inmediatamente antes de y puesto encendido inmediatamente después de cada experimento. - Una semana después de la exposición, realizar un experimento de neuroimagen en la tarea de formación en exactamente la misma manera que el experimento antes de la exposición (paso 3.2.2).
- Analizar los datos obtenidos antes, durante y después de la exposición a audition invertida de izquierda a derecha.
- Por ejemplo, después de rechazar las épocas llenas de artefactos relacionados con ojo, quitar el desplazamiento en el intervalo previo estímulo y ajuste el low-pass filtrado a 40 Hz, promedio de los datos de EEG/MEG de 100 ms antes de a 500 ms después del inicio de sonido para el condiciones compatibles e incompatibles de estímulo-respuesta15.
- Una empresa multinacional software paquete19,20, estimar las fuentes de la actividad cerebral con mapas paramétricos estadísticos dinámicos (dSPMs) superpuestas en las imágenes de la superficie corticales y cuantificar las intensidades de la actividad cerebral con norma mínima estima (EMN) para cada punto del tiempo de los datos promediados.
- Calcular la conectividad funcional auditivo-motor de los datos de EEG/MEG significa cero ensayos solo de 90 a 500 ms después del inicio del sonido para cada condición
Nota: Aquí utilizamos MATLAB con el Toolbox de causalidad de Granger multivariante21. - Para los datos de comportamiento, calcular los tiempos de reacción promedios para las condiciones de estímulo-respuesta compatibles e incompatibles.
- Instruir al participante para entrenar en una tarea que se utilizarán en los experimentos de neuroimagen suficientemente como sea posible.
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Representative Results
Los resultados representativos que se muestran aquí se basan en Aoyama y Kuriki15. El presente Protocolo alcanzó audición invertida de izquierda a derecha con alta precisión espacio-temporal. La figura 1 muestra la localización de la fuente de sonido en las direcciones más de 360 ° de antes e inmediatamente después poner en el sistema de audición invertida de izquierda a derecha (figura 1A), en seis de los participantes, como lo indica la semejanza del coseno. Como se muestra en la figura 1B, los ángulos perceptivos en las condiciones normales bien se correlacionaron con los ángulos físicos (correlación positiva, ajustado R2 = 0.99). Los ángulos perceptivos en la condición inversa se correlacionaron bien con los ángulos físicos (correlación negativa, ajustado R2 = 0.96; véase también la figura 4 en Aoyama y Kuriki15), aunque existe un ligero sesgo perceptivo hacia la rotación hacia la izquierda, especialmente para los sonidos procedentes de la delantera derecha y las indicaciones de izquierda-detrás. En particular, los ángulos perceptivos en la condición inversa se correlacionaron más con los ángulos perceptivos opuesto dispuestos en las condiciones normales (ajustado R2 = 0.98) que los ángulos de la físicos, como se muestra en la figura 1. Además, un potencial retraso del sistema era estimado para ser un constante ms. 2 el presente Protocolo también logra un aspecto natural usando, como escuchar música con un reproductor de música móvil, evitando así cualquier tensión de ser notado por otras personas.
Figura 1: localización de la fuente en direcciones de 360°, antes e inmediatamente después poner en el sistema de audición invertida de izquierda a derecha, los seis participantes de sonido. (A) la izquierda construida invertida sistema de audición. (B) similitud coseno de ángulos perceptuales y física regulada por señal ángulos en la normal (azul) y revertir las condiciones (rojo) conspiraron contra ángulos físicos (no reglamentados), respectivamente. Mientras que los ángulos físicos se utilizan directamente para la similitud coseno en las condiciones normales, las señales de ángulos físicos se invierten en la condición inversa. (C) coseno similitud perceptuales ángulos en la condición inversa ángulos perceptivos opuesto dispuestos en las condiciones normales conspiraron contra ángulos físicos (púrpura). Esta figura ha sido modificada de Aoyama y Kuriki15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El presente Protocolo reveló cambios perceptivos a la audición invertida de una etapa relativamente temprana durante la exposición de aproximadamente 1 mes. Aunque un sentimiento de extrañeza fue divulgado después de la exposición, comenzó a disminuir dentro de una semana de la exposición y continuó a caer más en el tiempo. Sonidos de la imagen del espejo poco a poco fueron percibidas como normal, que también ocurrió con información visual y los movimientos. Una semana después del final del período de exposición, todos los cambios regresaron a la pre-exposición nivel. El presente Protocolo detecta cambios no sólo perceptuales sino conductuales y neurales subyacente a la adaptación. La figura 2 muestra cambios en las respuestas conductuales y neurales durante la tarea de tiempo de reacción selectiva sobre el tiempo de exposición en un participante representante. Como se muestra en la figura 2A, los tiempos de reacción promedios para sonidos de respuesta incompatible en general eran más largos que los de respuesta compatible con sonidos de la época previa a la exposición a la tercera semana, pero llegó a ser un poco más cortos en la cuarta semana. Esta inversión relativa había seguida de la elongación transitoria de los tiempos de reacción media independientemente de la compatibilidad en la segunda semana. Después de la exposición, todos significan tiempos de reacción volvió al nivel inicial. Las intensidades de las empresas multinacionales de los componentes de izquierda y derecha N1m exhibieron tendencias similares a los tiempos de reacción promedios, como se muestra en la figura 2B, aunque la relación compatible incompatible fue invertida. Los componentes N1m distintos campos evocados auditivos observados en aproximadamente 90 ms después del inicio del sonido, y su fuente fue confirmada en los planos temporales superiores bilaterales usando dSPMs. En general, las intensidades en las condiciones de estímulo-respuesta compatible fueron superiores a los de las condiciones incompatibles desde el período anterior a la exposición a la tercera semana, pero fueron ligeramente más bajas en la cuarta semana. Esta inversión relativa había seguido la mejora transitoria de las intensidades independientemente de su compatibilidad y lateralidad en la segunda semana. Después de la exposición, volvieron a los niveles iniciales.
Figura 2: las respuestas neuronales y de comportamiento durante la prueba del tiempo de reacción selectiva en un participante representante. (A) : tiempos de reacción estímulo-respuesta condiciones compatibles e incompatibles. (B) izquierda y derecha auditivas N1m intensidades estímulo-respuesta compatibles e incompatibles en condiciones, como evaluado por estimaciones de mínima norma. Zonas amarillas indican un período expuesto a audition invertida de izquierda a derecha. Esta figura ha sido modificada de Aoyama y Kuriki15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Además, el presente Protocolo reveló cambios en la conectividad funcional entre la izquierda y derecha auditiva y áreas del motor durante la prueba del tiempo de reacción selectiva en dos participantes, como se muestra en la figura 3. La conectividad funcional se analizó con la prueba de causalidad de Granger en un umbral de p < 0.05. Inicialmente, estas áreas auditivas-motor comunican entre sí independientemente del estímulo y respuesta. Sin embargo, después de la exposición a la audición invertida, la conectividad auditivo motor llegó a ser inestable. En particular, en la segunda semana, la conectividad de motor auditivo se interrumpió drásticamente, especialmente en la derecha el motor-a-auditiva retroalimentación y comunicación motor de izquierda a derecha. Inmediatamente después de eso, la conectividad se recuperó en el nivel de la primera semana y volvió al nivel inicial después de la exposición.
Figura 3: conectividad funcional auditivo motor como probados por pruebas de causalidad de Granger durante el tiempo de reacción selectiva en dos participantes. Rojo, amarillo y no hay flecha indican el número de participantes que demostró la importancia en un umbral de p < 0.05 (N = 2, 1 y 0, respectivamente). LM y RM denotan áreas motores derecho e izquierdas, respectivamente, y LA y RA denotan las áreas izquierdas y derecha auditivas, respectivamente. Esta figura ha sido modificada de Aoyama y Kuriki15. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
El protocolo propuesto como objetivo establecer una metodología para el estudio de adaptación al audition invertida de izquierda a derecha como una herramienta efectiva para destapar la adaptabilidad de los seres humanos a un nuevo entorno auditivo. Como lo demuestran los resultados representativos, el aparato construido logra audition invertida de izquierda a derecha con alta precisión espacio-temporal. Aunque los anteriores aparatos para audición invertida11,12,13,14 fueron en su mayoría confiables en el campo auditivo frente, este protocolo proporciona un alto rendimiento en una fuente de sonido de 360 º localización junto con las características de la audiencia. Por otra parte, un retraso potencial de 2 ms perdida por el camino eléctrico en el sistema, que nunca ha sido evaluado en otros aparatos electrónicos13,14, se considera insignificante debido a la agudeza auditiva temporal humana22 . A diferencia de los tradicionales aparatos de trompetas curvas11,12 con un aspecto extraño e incómodo ajuste, el sistema de audición invertida en el presente Protocolo se ve como un reproductor de música móvil y permite a un participante para se centran en la vida cotidiana sin despertar curiosidad o llamar la atención de otras personas. En este punto, es incluso superior a los aparatos para visión invertida utilizando prismas1,2,3,4,5,6,7 . De hecho, según lo evidenciado por los resultados representativos, alrededor de 1 mes de uso el aparato logra adaptación a audition invertida de izquierda a derecha a nivel perceptivo, de comportamiento y neuronales. Como en anteriores protocolos11,12,13,14fue muy difícil realizar experimentos con muchos participantes, debido al periodo de investigación largos y dificultades en reclutamiento de participantes. Sin embargo, los resultados siempre confiable, rica y valiosa información sobre adaptación auditiva (para más detalles, véase Aoyama y Kuriki15). Por lo tanto, el presente Protocolo es mucho más adecuado para facilitar la adaptación a audition invertida que otros protocolos anteriores que han fracasado notablemente el avance conocimiento sobre la adaptación11,12, 13,14.
Como una premisa básica, la más alta prioridad en el protocolo propuesto debe ser seguridad del participante, la salud y durante la exposición a la audición invertida. Para preservar estas, un observador debe prestar mucha atención y comunicarse con el participante lo más posible, especialmente durante e inmediatamente después del período de exposición. Si alguna de las condiciones insatisfactoria, un observador debe detener la exposición inmediatamente. Aparte de eso, uno de los pasos más críticos del protocolo es instruir a los participantes a experimentar situaciones de entrada auditiva durante el mayor tiempo posible. A diferencia de los casos visuales donde la entrada de retina tiene resolución espacial fina23,24, exposición a audition invertida es menos eficaz debido a la baja resolución espacial auditiva25,26. Además, eventos auditivos no-ambiental ocurren raramente en vida diaria, a menos que una persona es sometida a alta entradas auditivas. Por otra parte, no es suficiente para sonidos direccionales y lateralizadas, pero los sonidos también deben ser acompañados por otra información sensorial o movimiento para facilitar la adaptación. Sin este paso, más bajo o incluso ningún efecto adaptativo, se espera. Otro paso fundamental es instruir a los participantes formar una tarea suficientemente como sea posible antes del neuroimaging primero experimentar para que el rendimiento de tarea converge a un cierto nivel. Esto es necesario para una evaluación precisa del efecto adaptativo en las respuestas de comportamiento y de los nervios, porque es muy difícil disociar entre la adaptación y la tarea de aprendizaje efectos con el tiempo. Reducción preliminar de la tarea de aprendizaje efecto así promueve aún más el análisis de la adaptación.
El presente Protocolo puede ser modificado con flexibilidad, dependiendo de la disponibilidad de equipo experimental y el propósito del estudio. Por ejemplo, para validar la localización de la fuente de sonido del sistema de audición invertida, es aceptable emplear otro método establecido para la localización de la fuente de sonido, en lugar del transportador de ángulo digital y un cuarto insonoro suficientemente tranquilo, en su lugar de una cámara anecoica. Para estudiar la adaptación al audition invertida de izquierda a derecha, el período de exposición puede ser acortado o prolongado y la frecuencia de neuroimagen puede ser ya sea inferior o superior, según la situación. Para estudio adicional, se recomienda realizar neuroimagen más con frecuencia después del período de exposición a investigar el proceso de recuperación después de la adaptación. Si neuroimagen está disponible, es posible reemplazar los experimentos neuroimaging por experimentos conductuales. En este protocolo, existe la posibilidad de que un participante solicite la suspensión temporal de la exposición debido a razones inevitables. A menos que el participante se compromete a colocar tapones en los oídos durante el período de suspensión, la exposición debe ser terminada debido a los efectos desconocidos de la recuperación de readaptación; un nuevo experimento se debe iniciar con otro participante. Otro problema posible es que un balance de sonoridad subjetiva entre los sonidos derecho e izquierdos se convierte en incierto debido al contacto físico con el sistema o por otras razones. En ese caso, se recomienda para que el participante confirmar, con los ojos cerrados, si los sonidos que emanan de la parte delantera sólo se localizan en la parte delantera antes de reajustar el volumen.
A pesar de que el aparato presente mostraron alto rendimiento en la localización de la fuente de sonido de 360°, los resultados indicaron un leve sesgo perceptivo hacia la rotación hacia la izquierda, especialmente para los sonidos procedentes de la delantera derecha y las indicaciones de izquierda-detrás. Suponiendo que los auriculares se insertaron correctamente en los canales de oído del participante, se consideran dos posibilidades para la distorsión asimétrica de la localización: características acústicas individuales y derrame de unreversed sonidos. Características acústicas normalmente se modelan como transferencia relacionadas con cabeza funciones (HRTF)27y HRTFs comunes se utilizan para todos los participantes en la versión actual del aparato sin optimización específica. Por lo tanto, hay espacio para mejorar el aparato implementando HRTFs individuales para cada oído y participante. Por el contrario, leve derrame de sonidos unreversed es relativamente incontrolable. Aunque separación de micrófono y auricular del sistema reduce el derrame y sonidos generalmente están poco probable que generar la conducción de hueso perceptible28, es técnicamente difícil de evitar completamente el contagio en una forma usable. Por otra parte, durante la exposición, es casi imposible controlar el hueso-conducido voces de producción propia; por lo tanto, no hay nada que hacer sino a asumir una distribución simétrica en su. Por lo tanto, se considera que la aplicación de HRTF individual es la prioridad para mejorar el aparato y conseguir la adaptación más eficaz.
A nuestro conocimiento, éste es el primer éxito protocolo establecido para el estudio de la adaptación a largo plazo precisa audición invertida de izquierda a derecha con neuroimagen. Además, este protocolo tiene un gran potencial de aplicabilidad extensa investigación auditiva y multisensorial. Por ejemplo, se podría configurar el sistema incorpora un microordenador para inducir diversas alteraciones en el espacio auditivo, como un cambio general hacia la derecha o una compresión del espacio auditivo hacia el centro. Puesto que la unanimidad se procesa información espacial a través de modalidades sensoriales, espacio auditivo alterado podría ser una fuerte herramienta para revelar mecanismos multisensorial espacial recalibración de una manera similar a Zwiers et al. 29, que informó de los efectos de usar lentes de prisma con espacial había comprimido visión sobre la localización de la fuente de sonido. En la actualidad, se está convirtiendo en cada vez más popular el uso de técnicas actualmente disponibles de una manera multimodal, como el uso simultáneo de EEG y fMRI30, y un retrasado el uso de la estimulación transcraneal cerebral y EEG/MEG31combinado. Mientras que el uso simultáneo de dos técnicas de neuroimagen compensa recíprocamente sus debilidades, el retrasado el uso combinado de técnicas de neuroestimulación y neuroimaging revela cerebro funciones relacionadas con los efectos secundarios causados por la neuroestimulación con la neuroimagen. En particular, un esquema experimental del presente Protocolo puede considerarse como una versión ampliada de este último caso. Similares a las técnicas de neuroestimulación, continuo uso de un aparato portátil con inusual espacio sensorial provoca efectos de adaptación. Estos efectos pueden medirse entonces por una técnica de neuroimagen. Por lo tanto, el retraso combinado el uso de un aparato portátil y una técnica de neuroimagen revela funciones cerebrales relacionadas con la adaptación (como brevemente señalado en Aoyama y Kuriki15). Desde un punto de vista general, este esquema puede proporcionar nuevas perspectivas en los estudios de neuroimagen con una variedad de efectos adaptativos. En conclusión, el presente Protocolo, bajo este esquema, proporciona una metodología promisoria para el estudio de audición invertida de izquierda a derecha como una herramienta para descubrir la capacidad de adaptación de los seres humanos a un ambiente nuevo en el dominio auditivo.
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Disclosures
El autor no tiene nada que revelar.
Acknowledgments
Este trabajo fue parcialmente financiado por una subvención de JSP KAKENHI concesión número JP17K00209. El autor agradece a Takayuki Hoshino y Kazuhiro Shigeta para asistencia técnica.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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/ |
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