揭开节拍耳聋：检测节律紊乱与同步手指敲击和感知定时任务

Summary

行为的任务，允许的感性和感觉时机的能力在一般人群中的评估（ 即非音乐家）的介绍。的手指敲击到听觉刺激的节拍和节奏的检测不规则性的同步提供揭露节律紊乱的一种手段。

Abstract

一组行为的任务，以评估在总人口（ 即非音乐家），知觉和感觉时机的能力在这里呈现揭露节律紊乱，如拍耳聋的目标。在感知听觉节奏模式或听觉节奏的运动差同步（ 例如，用音乐节拍）的持续时间拍耳聋的特点是表现不佳。这些任务包括手指敲击到的简单和复杂的听觉刺激的节拍和嵌入同一刺激节奏凹凸（anisochrony检测任务）的检测同步。这些试验中，它们是易于管理，包括在不同条件下的感知和感觉运动定时的能力（ 例如，节拍速率和类型的听觉材料），并基于相同的听觉刺激，从一个简单的节拍器一个复杂的评估音乐节选。 SYNCHRON的分析源化攻丝数据与圆形统计，它们提供了同步精度可靠的措施进行（ 例如，抽头的定时和起搏刺激的定时之间的差）和一致性。是特别适合用于检测在一般人群中的个体差异对窃听数据圆形的统计信息。同步攻丝和anisochrony检测是敏感的措施，确定节律紊乱的轮廓，并已成功地使用，以发现与备​​用感性的时机不佳同步案件。感性和感觉时机这系统的评估可以扩展到患者的脑损伤，神经退行性疾病（ 如帕金森氏病），发育障碍（ 如注意力缺陷多动障碍）的人群。

Introduction

人类是在加工在其环境¹中发生的事件的持续时间特别有效。特别是，感知音乐的节拍或时钟的滴答声经常和与它一起移动的能力（ 例如，在舞蹈或同步运动）的能力在一般人群中（ 即在个人没有收到谁的广泛音乐训练^）2,3。这些能力是通过涉及皮质脑区域中的复杂的神经网络为基础（ 例如，前皮层和辅助运动区）和皮层下的结构，例如基底神经节和小脑^4-7。

这个网络和随之而来的贫穷瞬时处理的破坏可导致脑损伤^8-10或神经变性，如观察到的患者的帕金森氏病^11。时间差同步感知然而，可怜到B吃的音乐也可以体现在健康人在没有脑损伤。尽管事实，即大多数可以感知的听觉节奏和同步运动的节拍（ 例如，在音乐），有明显的例外。一些个体具有在同步他们的身体的运动或手指敲击到音乐的节拍的主要困难，并且可以表现出较差的节拍知觉，表示判别旋律具有不同持续时间的纸币的困难。这种情况一直被称为“打败耳聋”或“心律失常^{”2,12-14。}例如，打聋在最近的研究中^13，其中一个名为马修病人的病例报告描述。马修是特别不准确的，在反弹 ​​至节奏歌曲的节拍（ 例如，梅伦格歌曲）。同步还是可能的，但只有一个简单的同步序列的声音（ 例如，一个节拍器）。可怜的是同步差拍感知有关，所揭示的评估Amusia的^（MBEA）15的蒙特利尔电池。在另外的任务，马修被要求配合舞者的音乐的动向;有趣的是，马蒂厄表现受到损害间距看法。

可怜的节奏感知和较差的同步，在破旧的聋人与幸免间距感知，观察到进一步的研究^2,12,14，从而提供令人信服的证据表明节律紊乱可单独发生。拍耳聋因此，患有先天性amusia（ 即音性耳聋），一个神经发育障碍影响音调的感知和生产^16-19的典型描述截然不同。有趣的是，可怜的节奏感知和生产可以合作发生先天性amusia ^12,16,20差间距处理。然而，在这种情况下，差的节奏的感知依赖于个体的感知音程变化的能力。什么时候在旋律音调变化都去掉，先天性amusics可以成功识别节奏差异^21。

重要的个体差异都在拍耳聋被观察到;这一事实值得特别关注。在大多数情况下，无论是节奏感知和同步到音乐的节拍有缺陷^2,12-14;但是，也可以在节奏感知幸免²出现不佳的同步。感知和行动在定时域之间的这种解离已使用同步攻丝任务与各种节奏听觉刺激（ 例如，一个节拍器和音乐），并使用不同的节奏感知任务（被示出例如，旋律基于不同音符的持续时间的判别从isochrony的节奏序列检测偏差）。这一发现特别重要，因为它指向的感知和行动的可能分离就定时机制S，如先前在音调处理^17,22-25观察。进一步解离突出强调这取决于刺激的复杂性^2。最可怜的同步展出了复杂的刺激（ 如音乐或音乐衍生幅度调制噪声）选择性困难，而他们仍表现出简单的同步序列，准确和一致的同步;其他贫困同步呈现相反的格局。总之，这些结果在表明有多种在一般人群中的定时失调，这就需要一个敏感的任务集待检测（如在音乐处理的其他领域，例如螺距^25,26观察到的）的表型的收敛。表征节律紊乱的图案是特别相关阐明那些错误的定时系统的具体机制的光。

这里示出了该方法的目标是提供一组任务，可以是用于揭示节拍耳聋箱子在一般人群中，并检测定时病症的不同亚型（ 例如，影响听觉与感觉运动定时或特定类节奏刺激）。感觉时机的能力大多被用手指敲击任务与听觉材料研究。参与者被要求以挖掘他们的食指与同步听觉刺激，如铃声等间隔的时间或音乐（ 例如，在同步或节奏的敲击任务^27-29）的序列。另一种流行的范例，这一直是相当大的努力，建模^29-32的来源，是在同步续范例，其中，所述参与者继续在以后的声音停止由一个节拍器提供的速率攻丝。节奏感知研究了各种不同的任务，从时间的歧视，估计，二分法（ 即，持续时间比较要“短”和＆＃39;长'的标准），以及检测anisochrony（ 即，确定是否存在内的同步序列的偏差间隔）到节拍对准任务（ 即，检测叠加在音乐节拍器是否与节拍对准^{）1,2- ，20,33,34。}大部分研究都集中在时间知觉，击败生产或感觉时机，这是在孤立测试。但是，它很可能是这样的不同的任务是指一些不同的能力（ 例如，间隔时间与节拍为基础的时机，感性与感觉时间），并不反映相同的时间机制的运作和相关的神经回路。这个问题可以通过使用评估既感性和感觉时机能力的任务最近提出的电池被规避。这些电池允许研究人员获得个体的定时能力的详尽信息。这种电池的例子是BE在校准测试^{（BAT）34，}电池听觉感觉运动的评估时序能力^{（BAASTA）35，}和哈佛击败评估测试^{（H-BAT）36。}这些电池包括攻任务与各种节奏听觉刺激，从音乐到同步序列以及感知的任务（ 例如，持续时间鉴别，检测一个节拍器音乐的节拍的取向，以及anisochrony检测）。在所有的情况下，同一组的音乐片断的被用于感知和感觉运动的任务。

在本文中，我们展示了一组是在揭示节律紊乱模式的节拍，聋人和贫困同步器特别有效，如在以前的研究中²的任务。这些任务是一个更大的电池的试验中，BAASTA ³⁵的一部分。感觉时机的能力被要求参加者挖掘他们的手指简单的节拍测试复杂的听觉刺激（ 例如，同步序列，音乐，以及从音乐刺激来自节奏噪声^）27,28。感性定时与一个anisochrony检测任务^2,20,33,37测试。一组同步色调呈现。在某些情况下，音调（ 例如，倒数第二个）1呈现迟早基于听觉序列的同步结构超过预期。参与者被要求从isochrony检测偏差。这些感觉和节奏感知任务的优点在于，它们都涉及刺激序列（而不是单一的持续时间）和不同的复杂性的刺激。因此，基于前面的证据，这些任务提供的最佳条件，以揭开节拍耳聋，差的同步不同的表型。特别注意的是，以在同步数据的分析采用的技术。这种技术是基于圆形统计，这种方法尤其我们LL-适合用于检查不准确和不一致的同步的节拍。

Protocol

1.同步任务准备仪器： 经由常规MIDI接口连接一个标准MIDI打击乐器到计算机。 注：数据采集是通过MIDI电子打击乐器实现。该装置在电机同步任务捕获手指抽头的确切时间。 打开专用软件，用于刺激呈现和反应记录。 注：同步任务正在使用的标准软件对音频素材和记录数据从数字的MIDI乐器的呈现（以1毫秒精度）来实现。 声音素材和程序： 从软?…

Representative Results

上述任务已成功使用表征个人计时能力没有音乐训练2,34-36。在破旧的耳聋2最近代表性的研究，一组99非音乐家（大学生）使用两个简单的同步任务中筛选出。参与者同步他们的手指与一个同步序列和在一个舒适的节奏的音乐片段（具有600毫秒的IOI / IBI）攻丝。参与者的十个显示特别差同步于两个刺激中的至​​少一个，被称为“差的同步器”。这些参与者表明同步精度是偏离通?…

Discussion

所描述的方法的目标是提供一组任务和分析策略来表征大多数个体的定时能力和检测节拍耳聋或差的同步的情况。该协议的关键步骤涉及1）用于刺激呈现和采集手指敲击数据的仪器和受试者的响应的设置，同步2）使用两组任务（同步和节奏感知）的数据收集，3）分析数据与圆形统计和节奏感知数据，以及各个结果4）的评价。这些步骤可以由受过训练的实验人员可以容易地进行。用Matlab软件通过…

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.