우리는 조작 음향 신호 가수의 자연 청각 피드백을 대체하기에 적합 소형화 헤드폰의 디자인과 조립에 대해 설명합니다. 온라인 사운드 처리 하드웨어, 노래 출력을 조작하는 헤드폰을 통해 청각의 의견에 실시간으로 오류를 소개하고, 보컬 모터 학습을 유도하는 데 사용됩니다.
복잡한 동작 중에 감각 피드백 실험 조작은 모터 제어 및 sensorimotor의 소성 1 근간이 계산에 귀중한 통찰력을 제공하고 있습니다. 경험이 풍부한 피드백 오류를 줄일 피드 포워드 모터 제어의 변화를 반영 모터 출력의 보상 변화에 일관된 감각 섭동 결과. 다른 감각 피드백 오류가 인간 행동에 미치는 영향에 대해 정량화함으로써, 이전의 연구는 시각적 인 신호가 팔 움직임에게 2,3를 재조정하고 청각 피드백이 음성 생산 4-7을 수정하는 데 사용됩니다 사용하는 방법을 살펴 보았다. 이 방법의 장점은 실험이 생산에 경험이 오류는 모터 출력을 재 계산하는 데 사용하는 모습을 관찰 할 수 있도록 행동의 자연 오류를 모방 할 수있는 능력에 달려있다.
노래하는 새는는 sensorimotor 제어 및 소성 8,9의 신경 기초를 조사하기위한 뛰어난 동물 모델을 제공합니다 </sup>. 여자 가수의 뇌는 노래 학습에 필요한 영역이 spatially 노래 제작에 필요한 사람들로부터 분리되며, 신경 녹음 및 병변 연구가 서로 다른 뇌 영역 9-12 보컬 행동에 기여하는 방법을 이해에 상당한 발전을 한있는 잘 정의 된 회로를 제공합니다 . 그러나, 자연 오류 정정 패러다임의 부족 – 알려진 음향 매개 변수가 실험에 의해 어리둥절하고 가수에 의해 수정되는이 – 어려운 보컬 학습의 기반이 계산이 얼마나 신경 회로의 서로 다른 요소가 기여를 이해 만들었습니다 보컬 오류 13 수정합니다.
여기에 설명 된 기술은 음성 학습을 유도하는 데 사용할 수있는 임의의 감각 오류의 도입을 허용, 노래 조류의 청각 피드백 오류를 통해 실험 정확한 제어 할 수 있습니다. 온라인 사운드 처리 장비에 알려진 섭동을 소개하는 데 사용됩니다노래, 그리고 소형화 헤드폰 장치의 음향은 실시간으로 어리둥절 신호 가수의 자연 청각 피드백을 대체하는 데 사용됩니다. 우리는 성인 새들이 오류 수정 14를 사용하여 보컬 성능을 유지하는 첫 번째 데모를 제공 성인 노래하는 새는에 청각 피드백의 기본 주파수 (피치)를 교란이 패러다임을 사용했습니다. 현재 프로토콜은 음성 학습의 계산과 neurophysiological 근거를 조사하는 감각 피드백 섭동 (포함하되 피치 변화에 국한되지)의 다양한 구현하는 데 사용할 수 있습니다.
여기에 제시된 프로토콜은 실험이 노래 조류의 청각 피드백을 조작 할 수 있습니다. 경량 구조는 조작이 오랜 기간 동안 지속 할 수 있으며, 한 달 이상 헤드폰을 착용하는 동안 새들은 prolifically 노래합니다. 일부 노래하는 새는는 헤드폰을 착용만큼 최대 10 주 동안 노래를 할 수 있지만, 경우에 노래의 양이 사용 ~ 5 주 후에 감소하기 시작한다. 이러한 이유로, 우리는 일반적으로 4 주가 실험을 제한 할 수 있습니다. 우리의 경험에서 헤드폰을 갖추고 모든 여자 가수는 100 노래 + 하루에 노래 승을 (때로는 훨씬 더) 기대할 수 있습니다. 제대로 고용 따라서, 헤드폰 시스템은 거의 100 % 성공률을 (성공은 노래 새의 데이터의 취득에 의해 정의되어있는 경우)를 제공합니다. 또한 하나의 학습 실험을 완료 한 후 헤드폰을 제거 할 수 있으며, 이후 추가로 데이터 수집을 위해 봉합. 동물이 좋은 일반적인 건강 reatta에있는 것을 제공 chment는 언제든지 개최 할 수 있습니다.
성공의 중요한 결정자는 무게를 최소화하고 헤드폰의 편안함을 최적화합니다. 건설하는 동안주의 에폭시 또는 장치의 전체 무게를 증가시키고 잠재적으로 노래하는 새의 의지를 줄일 수 초과 접착제로 사용 치과 아크릴의 양을 최소화하기 위해주의해야한다. 또한, 며칠 헤드폰을 연결 후 장치가 잠시 귀 운하 주변의 피부가 earbuds이 너무 작아 경우이 문제가 발생할 수 있습니다 earbuds에 의해 자극이되지되었는지 확인하기 위해 제거해야합니다. 귀 운하는 헤드폰 첨부 파일 (열려 염증이나 부기가없는 걸로 보아의 표지판이있는)의 시간에 사람들이했던 것처럼 나타납니다. 자극이 발생하면 압력이 폼 패드의 두께를 줄임으로써 해소 할 수 있습니다. 이 또한 자극의 원인이되므로, 건조 에폭시가 경화 해당 폼이 새의 피부에 문의하지 않도록 조심해.
t ">은 실험에 의해 선정 된 피치 변화뿐만 아니라, 가상 청각 피드백도 지연 (~ 10 밀리 초에 의해, Harmonizer의 처리 지연을 반영)와 새의 것보다 더 큰 진폭에서 소개 되오니, 이용에 참고하는 것이 중요합니다 자연 청각 피드백 (새의 자연 노래가 헤드폰으로 "누수"의 소리를 들리지 않게하기 위해). 이러한 이유로, 실험 제로에 있지만있는 새가 헤드폰으로 노래하는 몇 가지 일 기준 기간으로 시작해야 새 처음이없는 상태에서 헤드폰으로 노래를 시작할 때 헤드폰 패러다임에 관련된 다른 요소에서 발생하는 보컬 변경으로부터 격리 할 피치 변화의 영향을 허용 피치 변화 14. 실제로는 노래 피치 나 진폭의 변화는 거의 관찰되지 않습니다 피치 변화의. 또한, 우리는 헤드폰을 통해 전달 unshifted 의견에 확장 노출 노래 피치 14 변경되지는 않습니다 것으로 나타났습니다. 내용 "> 우리는 이전에 성인 노래하는 새는에 청각 피드백의 피치에 모두 위로 아래로 교대는 보컬 피치의 적응 변화 (피드백 시프트에 로그인 맞은 편 즉, 변화) 14. 위로하고 두 포함을 생성하는 입증이 디자인을 사용했습니다 이러한 디자인은 청각 피드백 (아닌 헤드폰에 의해 도입 지연 또는 진폭 유물에 대응)의 피치의 변화에 대한 응답으로 해당 노래 피치 변경 사항을 보여줄 수 있기 때문에이 패러다임을 고용하는 실험에서 하향 변화가 중요합니다. 또한, 이 패러다임의 핵심 장점은이 임의의 청각 조작을 소개하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. Harmonizer 시스템은 음향 신호의 진폭 또는 스펙트럼 봉투를 변경하여 예를 들어 온라인 섭동 다양한을 생성 할 수 있습니다. 피치 이외의 조작의 범위를 확대 교대 따라서 보컬 학습 현상의 다양한 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, hea은dphones은 개별 음절 16 학습을 유도 백색 잡음이나 다른 조건 강화 신호를 전달하는 데 사용할 수 있습니다. 마지막으로,이 패러다임은 원칙적으로 보컬 동작 중에 청각의 의견에 의존하는 작은 동물 시스템에서 사용될 수있다.우리는 인간의 음성에게 4-7을 연구하는 데 사용 청각 피드백 조작을 모방 우리의 기술은, 보컬 소성은 생리 학적 접근 동물 모델에서 조사 할 수 있습니다 점에 유의하십시오. 뇌 병변, 약리 조작, 또는 신경 녹음과 보컬 오류 정정의 행동 연구를 결합하면 특정 신경 회로를 보컬 성능의 오류 수정에 기여하는 방법 나타 내기 위해 사용될 수있다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 NINDS 5P30NS069250에 의해 지원되었다. 우리는 기술 지원을 위해 Diala Chehayeb, 제프리 심슨, 테일러 로젠 바움, 그리고 크리스토퍼 후버 감사드립니다.
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
Hex nuts | Amazon supply | B000FMW43Y | |
0-80 Screws, 1/8″ | Amazon supply | B000FN0JXK | |
0.05″ Hex wrench | Amazon supply | B003GDISE8 | |
Headphones speakers | Digikey | 423-1113-ND | |
Headphones microphone | Digikey | 423-1062-ND | |
Harmonizer | Sweetwater Sound | H7600 | |
(Eventide H7600) | |||
Carbon fiber strip, 1 x 3 mm | Hobby Lobby International | GXS1030 | |
Carbon fiber cylinder, 6 mm (OD) x 4 mm (ID) | Hobby Lobby International | GXT6040 | |
Wire | Cooner Wire & Cable | NUF36-2550 | |
Connector strip header | Digikey | ED83100-ND | |
Connector strip socket | Digikey | ED85100-ND | |
Foam earplugs | AO SAFETY | 92050 | |
1/8″ hole punch | Paperwishes | 7260197000 | |
1/4″ hole punch | Paperwishes | 7260198000 | |
Pipet tips | VWR | 89003-056 | |
Dental acrylic | Maxcem | 33873 | |
5-minute epoxy | Devcon | 14210 | |
Cage microphone | Countryman | B3P4FF05B | |
Microphone preamp | M-audio | DMP3 | |
Speaker amplifier (Crown D-45) | Sweetwater sound | D-45 | |
Low-pass filter | Krohn-hite | FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1 | |
Commutator | Dragonfly | SL-88-10 | |
Alligator clip holder | GC Electronics | 12-051 | |
Mineral oil | Sigma | M3516 | |
Dremel tool | Dremel | 8200 |