ビート難聴を暴く：同期指タッピングと知覚タイミングタスクを検出リズム障害

Summary

一般集団における知覚と感覚運動タイミングの能力（ すなわち、非ミュージシャン）の評価を可能に行動タスクが提示されている。指が聴覚刺激のビートに合わせてタップするとリズミカルな凹凸を検出する同期はリズム障害を暴くの手段を提供します。

Abstract

一般集団（ すなわち、非ミュージシャン）で知覚と感覚運動のタイミングの能力を評価するための行動タスクのセットは、そのようなビート難聴などの発掘リズム障害、を目標にここに提示されている。ビート難聴は、聴覚リズムパターンまたは（音楽のビートと例えば、）聴覚リズムと動きの悪い同期して期間を知覚にパフォーマンスが低下することを特徴とする。これらのタスクは、シンプルかつ複雑な聴覚刺激のビートと同じな刺激に埋め込まれたリズミカルな不規則性（anisochrony検出タスク）の検出に指タッピングの同期を含む。管理しやすいこれらのテストは、異なる条件の下で、知覚や感覚タイミングの能力（ 例えば、金利と聴覚素材の種類を打つ）と、シンプルなメトロノームから複雑なものまで、同じ聴覚刺激に基づいているの両方の評価を含むミュージカル抜粋。シンクロンの分析化されたタッピングデータは同期精度の信頼性のある手段を提供円形の統計を用いて行われる（ 例えば、タップのタイミングとペーシング刺激のタイミングとの差）との整合性。データをタップ上の円形の統計は、特に一般集団の個体差を検出するために適している。タッピングとanisochrony検出シンクロナイズドリズム障害のプロファイルを特定し、免れ知覚タイミングが悪いの同期の例を明らかに成功して使用されているために敏感な尺度である。知覚と感覚運動タイミングのこの体系的評価は、脳損傷、神経変性疾患（ 例えば、パーキンソン病）、及び発達障害（ 例えば、注意欠陥多動性障害）を有する患者の集団に拡張することができる。

Introduction

人間は彼らの環境¹で発生するイベントの期間を処理する時に特に効率的である。具体的には、（ダンスまたは同期化されたスポーツで、例えば ）音楽のビートやクロックの定期的な時を刻むとそれに沿って移動する能力を知覚する能力は受け取っていない個体では、すなわち （一般集団で広まっているミュージカル訓練^）2,3。これらの能力は、皮質の脳領域（ 例えば、運動前野と補足運動野）や、大脳基底核と小脳^4-7として皮質下構造を含む複雑な神経回路網によって支えられている。

このネットワークの破壊及びその結果としての乏しい時間的処理は、パーキンソン病の¹¹人の患者において観察されるように、脳損傷^8-10または神経変性に起因し得る。 Bへの持続時間と貧しい同期のしかし、貧しい認知音楽の食べることも脳の損傷がない場合に、健常者で現れることができます。大半は（音楽の、例えば ）聴覚リズムを知覚し、ビートに合わせて動きを同期させることができるという事実にもかかわらず、注目すべき例外があります。一部の個人が、音楽のビートに合わせてタップする彼らの体の動きや指を同期で大きな困難を持っており、異なる期間のノートとメロディーを判別するのが困難を示す、貧しいビートの知覚を示すことができる。この状態は、「難聴を打つ」または「不整脈^」2,12-14と呼ばれている。例えば、難聴がマシューという患者の場合が報告された最近の研究¹³に記載されたビート。マチューは、リズミカルな曲のビート（ 例えば、メレンゲの歌）にバウンスで特に不正確だった。同期はなく、単純な等時性配列（ 例えば、メトロノーム）の音に、まだ可能であった。悪いの同期だった音痴の評価^（MBEA）15のモントリオール電池によって明らかにされたように、貧しいビート感覚に関連付けられている。追加のタスクでは、マチューは音楽にダンサーの動きを一致させるように頼まれた。興味深いことに、マチューは損なわれていないピッチ知覚を示した。

リズム知覚と貧しい同期プアーズは、免れたピッチ知覚とのビート耳個体では、このようにリズム障害が孤立して発生する可能性があることを説得力のある証拠を提供し、さらなる研究^2,12,14で観察された。ビート難聴は先天性音痴（ すなわち、トーン難聴）、神経発達障害に影響を与えるピッチ知覚と生産^16-19の典型的な説明から、したがって区別される。興味深いことに、貧しいリズム知覚と生産は、先天性音痴の^12,16,20の貧しいピッチ処理と共存発生する可能性があります。それにもかかわらず、この場合の悪いリズム知覚ピッチ変化を知覚する個人の能力に依存する。いつメロディーのピッチの変動が除去され、先天性amusicsが正常なリズムの違い^21を識別することができる。

重要な個人差がビート難聴で観察されている。この事実は、特に注目に値する。ほとんどの場合、音楽のビートにリズム知覚と同期の両方が^2,12-14不足している。リズム知覚は^2を免れるされている場合しかし、貧しい同期にも発生することがあります。タイミングドメインにおける認知と行動との間のこの解離は、リズミカルな聴覚刺激（ 例えば、メトロノームや音楽）の多様と同期タッピングタスクを使用して示されており、異なるリズム知覚タスク（ 例えば、異なる音符の継続時間に基づいて、メロディーの差別を使用して、そしてリズミカルな配列中の等時性からの逸脱の検出）。それはタイミング機構に関して知覚と行動の可能性の分離を指すので、この知見は、関連する特定のですsの、以前にピッチ処理^17,22-25において観察される。さらに解離は、刺激の複雑さ²に応じて強調した。彼らはまだ簡単なアイソクロナスの配列と正確で一貫性の同期を示したほとんどの貧しいシンクロナイザは、複雑な刺激（ 例えば、音楽や音楽から派生振幅変調ノイズ）との選択的な難しさを示した。他の貧しいシンクロナイザは逆のパターンを示した。要約すると、これらの結果は、検出されるべきタスクの敏感なセットを必要とする一般的な集団における疾患のタイミングの表現型（例えば、ピッチ^25,26などの音楽処理の他のドメインで観察されるように）、様々ながあることを示すに収束する。リズム障害のパターンを特徴付けることはタイミングシステムで、機能していないされている特定のメカニズムに光を当てるために特に関連する。

ここに示された方法の目標とすることができるタスクのセットを提供することである一般集団でビート難聴のケースを明らかにし、タイミング障害の異なるサブタイプを検出するために使用される（ 例えば、感覚タイミングやリズミカルな刺激の特定のクラス対知覚に影響する）。感覚タイミング能力は、主に聴覚材料と指タッピングタスクを使用して検討されている。参加者は（ すなわち、同期化された又はペーシングタッピングタスク^27-29で）同じように、時間や音楽に間隔をあけそのようなトーンのシーケンスに関して聴覚刺激、と同期して自分の人差し指をタ ​​ップするように求められます。かなりのモデリング努力^29-32の源となっているもう一つの人気パラダイムは、参加者は音が停止した後、メトロノームが提供するレートでタップし続けているの同期は継続パラダイム、である。リズム知覚は「短い」と＆＃への期間を比較期間差別、推定、二分（ すなわち、至るまでのさまざまなタスクを用いて研究されている39;長」規格）、及びビート整列タスク（ すなわち、音楽重畳メトロノームビートに整列されているかどうかを検出する^）1,2にanisochronyの検出（ すなわち、）アイソクロナス·シーケンス内の逸脱間隔があるかどうかを決定する^{、20,33,34。}ほとんどの研究は、単独で試験した産生又は感覚タイミングを、ビート、時間知覚に焦点を当てている。しかし、そのような別のタスクが多少異なる能力（感覚運動タイミング対知覚ビートベースのタイミング対例えば、インターバルタイミング、）を参考にして、同じタイミング機構の機能と関連するニューロン回路を反映していない。可能性があるこの問題は、知覚や感覚運動能力をタイミングの両方を評価するタスクの最近提案電池を使用することによって回避することができる。これらの電池は、研究者が個人のタイミング能力の徹底的なプロファイルを得ることを可能にする。このような電池の例がbeあるアライメントテスト^（BAT）34で、聴覚感覚の評価のためのバッテリー能力^{（BAASTA）35タイミング} 、そしてハーバード大学は、アセスメントテスト^{（H-BAT）36ビート} 。これらの電池は、音楽からアイソクロナス配列ならびに知覚的なタスク（ 例えば、デュレーション差別、音楽のビートにメトロノームのアライメントの検出、およびanisochrony検出）までのリズミカルな聴覚刺激の様々なタスクをタップで構成されています。全ての場合において、音楽の抜粋の同じセットは、知覚と感覚のタスクに使用した。

本稿では、これまでの研究²に示すように、ビート耳個人や貧しいシンクロナイザでリズム障害のパターンを明らかに特に効率的である一連のタスクを説明する。これらのタスクは、テストの大きなバッテリー、BAASTA ³⁵の一部である。感覚タイミング能力は単純なのビートに合わせて自分の指をタップし、参加を依頼することによってテストされ、複雑な聴覚刺激（ 例えば、アイソクロナスシーケンス、音楽、音楽刺激に由来しリズミカルなノイズ^）27,28。知覚タイミングはanisochrony検出タスク^2,20,33,37でテストされています。アイソクロナストーンのセットが提示されている。いくつかのケースでは、トーン（ 例えば、最後から二番目）の一つは遅かれ早かれ聴覚配列の等時性構造に基づいて予想よりも提示されている。参加者は、等時性からの逸脱を検出することが求​​められます。これらの感覚とリズム認知タスクの利点は、それらの両方が刺激の配列（代わりに、単一の継続時間）と異なる複雑さの刺激を伴うことである。このように、以前の証拠に基づいて、これらのタスクは、ビート難聴と貧しい同期の異なる表現型を明らかに最適な条件を提供する。特に注意同期データの分析で採用技術が注目されている。この技術は、特に我々であるアプローチは、円形の統計に基づいていますビートに不正確で一貫性のない同期を検査するためのLL-適しています。

Protocol

1.同期タスク楽器の調製従来のMIDIインターフェースを介してコンピュータに標準のMIDI打楽器を接続します。 注：データ収集は、MIDI電子打楽器を介して実現されている。デバイスは、モータ同期タスクの間に指タップの正確なタイミングをキャプチャします。 刺激提示と応答記録のための専用のソフトウェアを開きます。 注：同期タスク（1ミリ秒の精度で）デ…

Representative Results

上記の作業は、音楽の訓練2,34-36ない個体のタイミング能力を特徴づけるために成功して使用されている。ビート難聴2に関する最近の代表的な研究では、99非ミュージシャン（大学生）のグループは、2つの単純な同期タスクを使用してスクリーニングした。参加者は、アイソクロナスシーケンスと（600ミリ秒のIOI / IBI付き）快適なテンポで音楽の抜粋をタップする指を同期化?…

Discussion

記載された方法の目的は、大部分の個体のタイミング能力を特徴付けるビート難聴または悪い同期のケースを検出するためのタスクと分析戦略のセットを提供することにある。プロトコルの重要なステップは、1）刺激提示と指タッピングデータを収集するために使用される器具と被験者の応答のセットアップを含む、同期の2つのタスク（同期およびリズム知覚）を使用して、2）データの収?…

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.