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Behavior

Aufdecken Schlag Taubheit: Entdecken Rhythmusstörungen mit Synchronized Finger Tapping und Wahrnehmungszeit Aufgaben

Published: March 16, 2015 doi: 10.3791/51761
Automatic Translation
1,2,3,4, 3
1Movement to Health Laboratory (EuroMov), University of Montpellier, 2Institut Universitaire de France, 3Department of Cognitive Psychology, University of Finance and Management in Warsaw, 4International Laboratory for Brain, Music, and Sound Research (BRAMS)

ERRATUM NOTICE

Summary

Behavioral Aufgaben, die für die Beurteilung der Wahrnehmungs- und sensomotorischen Timing Fähigkeiten in der allgemeinen Bevölkerung zu ermöglichen (dh Nicht-Musiker) werden vorgestellt. Synchronisation von Fingertippen auf den Beat eines auditiven Reizen und Erkennen rhythmischen Unregelmäßigkeiten stellt ein Mittel zur Aufdeckung von Rhythmusstörungen.

Abstract

Eine Reihe von Verhaltens-Aufgaben für die Beurteilung der Wahrnehmung und sensomotorische Timing Fähigkeiten in der allgemeinen Bevölkerung (dh Nicht-Musiker) ist hier mit dem Ziel der Aufdeckung von Herzrhythmus-Störungen, wie Beat Taubheit vorgestellt. Beat Taubheit durch schlechte Leistung bei der Wahrnehmung Dauern im Gehör rhythmische Muster oder schlechte Synchronisation von Bewegung mit auditiven Rhythmen (zB mit musikalischen Beats) gekennzeichnet. Diese Aufgaben umfassen die Synchronisierung von Fingertippen auf den Beat von einfachen und komplexen akustischen Reizen und den Nachweis von rhythmischen Unregelmäßigkeiten (anisochrony Detektionsaufgabe) in die gleichen Reize eingebettet. Diese Tests, die einfach zu verwalten sind, enthalten eine Bewertung sowohl Wahrnehmungs- und sensomotorischen Timing Fähigkeiten unter unterschiedlichen Bedingungen (zB zu schlagen Preise und Arten von Gehör Material) und basieren auf den gleichen auditive Reize basieren, die von einer einfachen Metronom zu einem komplexen Musikauszug. Die Analyse der Synchronized schneid Daten mit kreis Statistiken, die zuverlässig messen Synchronisationsgenauigkeit bereitzustellen geführt (beispielsweise die Differenz zwischen dem Timing der Abgriffe und dem Zeitablauf der Stimulationsimpulse) und Konsistenz. Rundschreiben Statistiken über Antippen Daten werden insbesondere zur Detektion von individuellen Unterschieden in der Bevölkerung gut geeignet. Synchronisiertes Gewindeschneiden und anisochrony Erkennung sind empfindlich Maßnahmen zur Identifizierung von Profilen von Herzrhythmus-Störungen, und mit Erfolg verwendet worden, um bei schlechter Synchronisation mit verschont Wahrnehmungs Timing aufzudecken. Diese systematische Bewertung der Wahrnehmungs- und sensomotorischen Timing kann die Bevölkerung von Patienten mit Hirnschäden, neurodegenerative Erkrankungen (zB Parkinson-Krankheit) und Entwicklungsstörungen (zB Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung) erweitert werden.

Introduction

Die Menschen sind besonders effizient bei der Verarbeitung der Dauer der Ereignisse in ihrer Umgebung 1 auftreten. Insbesondere ist die Möglichkeit, den Takt der Musik oder die regelmäßige Ticken einer Uhr und die Fähigkeit, mit ihm weitergehen (zB in Tanz oder synchronisiert Sport) wahrnehmen, in der Gesamtbevölkerung (dh bei Personen, die nicht erhalten haben, weit verbreitet musikalische Ausbildung) 2,3. Diese Fähigkeiten werden durch ein komplexes neuronales Netzwerk mit kortikaler Gehirnregionen untermauert (zB die premotor Cortex und der Zusatzmotor Fläche) und subkortikalen Strukturen, wie den Basalganglien und dem Cerebellum 4-7.

Unterbrechung dieses Netzwerkes und damit schlechte zeitliche Verarbeitung von Hirnschäden 8-10 oder neuronale Degeneration führen, da bei Patienten mit Morbus Parkinson 11 beobachtet. Allerdings schlechte Wahrnehmung der Dauer und schlechte Synchronisation auf den biss von Musik kann auch manifestieren in gesunden Individuen in Abwesenheit von Hirnschäden. Trotz der Tatsache, dass die Mehrheit von auditorischen Rhythmen wahrzunehmen und die Bewegung zum Takt zu synchronisieren (zB Musik), gibt es Ausnahmen. Einige Menschen haben große Schwierigkeiten bei der Synchronisierung ihrer Körperbewegungen oder Finger klopfen im Takt der Musik und kann schlechte Schlag Wahrnehmung zeigen, welche Schwierigkeiten bei der Unterscheidung Melodien mit Noten von unterschiedlicher Dauer. Dieser Zustand ist als "schlagen Taubheit" oder "Herzrhythmusstörungen" 2,12-14 bezeichnet. So wurde zum Beispiel schlagen Taubheit in einer neueren Studie 13, bei dem der Fall eines Patienten gestattet Mathieu berichtet wurde beschrieben. Mathieu war besonders ungenau zu springen im Takt der rhythmischen Songs (zB ein Merengue Songs). Synchronisation noch möglich war, sondern nur die Geräusche eines einfachen isochronen Sequenz (zB ein Metronom). Schlechte Synchronisation warmit schlechten Beat Wahrnehmung verbunden sind, nach dem Montreal-Batterie der Bewertung der Amusia (MBEA) 15 offenbart. In einer zusätzlichen Aufgabe, Mathieu wurde gebeten, die Bewegungen der Tänzerin auf die Musik übereinstimmt; Interessanterweise zeigten Mathieu unbeeinträchtigt Tonhöhenwahrnehmung.

Schlechte Rhythmuswahrnehmung und schlechte Synchronisation in Beat-taube Personen mit verschont Tonhöhenwahrnehmung, wurden in weiteren Studien 2,12,14 beobachtet, wodurch eine überzeugende Beweise, die Herzrhythmus-Störungen kann isoliert auftreten. Beat Taubheit ist daher sich von der typischen Beschreibung des angeborenen amusia (dh Ton Taubheit), einer Erkrankung des Nervensystems beeinflussen Tonhöhenwahrnehmung und Produktion 16-19. Interessant ist, dass arme Rhythmus Wahrnehmung und Produktion können nebeneinander auftreten, mit einer schlechten Pitch Verarbeitung bei kongenitaler amusia 12,16,20. Dennoch schlechte Rhythmuswahrnehmung in diesem Fall hängt von der Fähigkeit eines Individuums zu Tonhöhenvariation zu erkennen. WannTonhöhenvariationen in Melodien werden entfernt, angeborene amusics können Rhythmusunterschiede 21 erfolgreich zu unterscheiden.

Wichtige individuelle Unterschiede in Schlag Taubheit beobachtet worden; diese Tatsache verdient besondere Beachtung. In den meisten Fällen sowohl Rhythmuswahrnehmung und Synchronisation mit dem Takt der Musik sind mangelhaft 2,12-14; jedoch kann eine schlechte Synchronisation auch auftreten, wenn Rhythmuswahrnehmung geschont 2. Diese Trennung zwischen Wahrnehmung und Handlung in der Zeitdomäne wurde mit synchronisierten Gewindeschneiden Aufgaben mit einer Vielzahl von rhythmischen akustische Reize (zB ein Metronom und Musik) und mit verschiedenen Rhythmuswahrnehmung Aufgaben (gezeigt beispielsweise die Diskriminierung von Melodien auf der Basis verschiedener Notenwerte und die Erfassung von Abweichungen von Isochronie in rhythmischen Sequenzen). Dieser Befund ist insbesondere von Bedeutung, da er auf die mögliche Trennung von Wahrnehmung und Handlung in Bezug auf Timing-Mechanismuss, wie zuvor in der Tonhöhe Verarbeitung 17,22-25 beobachtet. Ferner Dissoziationen wurden in Abhängigkeit von der Komplexität Stimulus 2 hervorgehoben. Die meisten armen Synchronisierungen ausgestellt selektive Schwierigkeiten mit komplexen Reize (zB Musik oder amplitudenmodulierte Rauschen aus der Musik), während sie zeigten noch genaue und konsistente Synchronisierung mit einfachen isochronen Sequenzen; andere arme Synchronisierungen zeigte das Gegenteil Muster. Zusammengefasst konvergieren diese Ergebnisse in das anzeigt, dass es eine Vielzahl von Phänotypen von Taktstörungen in der allgemeinen Bevölkerung, die eine empfindliche Gruppe von Aufgaben erforderlich detektiert werden (wie in den anderen Bereichen der Musikverarbeitung, wie Pech 25,26 beobachtet). Charakterisierung der Muster des Rhythmus-Störungen ist besonders relevant, um Licht auf die spezifischen Mechanismen, die in der Zeitmesssystem eine Fehlfunktion sind zu vergießen.

Das Ziel der hier gezeigten Methode wird eine Reihe von Aufgaben, werden kannverwendet werden, um Fälle von Schlag Taubheit in der allgemeinen Bevölkerung zu entdecken und erkennen verschiedene Subtypen von Timing-Erkrankungen (zB Auswirkungen auf Wahrnehmungs vs. sensomotorischen Zeitpunkt oder eine bestimmte Klasse von rhythmischen Reizen). Sensomotorische Timing Fähigkeiten haben meist unter Verwendung von Fingertippen Aufgaben mit Gehör Material untersucht. Die Teilnehmer werden gebeten, ihr Zeigefinger synchron mit akustischer Reize, beispielsweise um eine Abfolge von Tönen zeitlich gleich oder Musik beabstandet (das heißt, in einer synchronisierten oder stimulierte schneid Aufgabe 27-29) zu erschließen. Ein weiteres beliebtes Paradigma, das die Quelle von erheblicher Modellierungen 29-32 hat, ist die Synchronisation Fortsetzungs Paradigma, bei dem der Teilnehmer weiterhin Klopfen mit der Rate von einem Metronom bereitgestellt, nachdem der Ton angehalten hat. Rhythm Wahrnehmung wird mit einer Vielzahl von Aufgaben, von der Dauer der Diskriminierung, die Einschätzung, Halbierung (dh untersucht, verglichen Dauer zu "kurz" und & #39; langen "Standards) und Detektion anisochrony (dh die Bestimmung, ob es eine abweichende Intervall innerhalb eines isochronen Sequenz) im Takt Ausrichtungsaufgabe (dh, zu erfassen, ob ein Metronom auf Musik überlagert ist mit dem Takt ausgerichtet) 1,2 , 20,33,34. Die meisten Studien haben pünktlich Wahrnehmung spezialisiert und schlagen Produktion oder sensomotorischen Timing, die für sich allein geprüft wurden. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass solche unterschiedlichen Aufgaben beziehen sich auf etwas andere Fähigkeiten (zB Intervallsteuerung vs. Takt basierenden Timing, Wahrnehmungs vs. sensomotorischen Timing) und nicht die Arbeitsweise der gleichen Zeitmechanismen und die zugeordneten neuronalen reflektieren. Dieses Problem kann durch die Verwendung kürzlich vorgeschlagen Batterien von Aufgaben, die sowohl Wahrnehmungs- und sensomotorischen Timing Fähigkeiten einzuschätzen umgangen werden. Diese Batterien können die Forscher eine umfassende Profil der individuellen Timing Fähigkeiten zu erhalten. Beispiele für solche Batterien sind das Abei Ausrichtungstest (BAT) 34 ist die Batterie für die Bewertung von Auditory Sensomotorische Timing-Fähigkeiten (BAASTA) 35 und der Harvard Schlagen Assessment Test (H-BAT) 36. Diese Batterien bestehen aus Gewindeschneidaufgaben mit einer Vielzahl von rhythmischen auditive Reize, die von Musik zum isochronen Sequenzen sowie Wahrnehmungsleistungen (zB Dauer der Diskriminierung, Erkennung der Ausrichtung eines Metronom im Takt der Musik, und anisochrony Erkennung). In allen Fällen wurde der gleiche Satz von musikalischen Ausschnitten in Wahrnehmungs sensomotorische Aufgaben verwendet.

In diesem Artikel zeigen wir eine Reihe von Aufgaben, die besonders effizient bei enthüllt Muster Rhythmusstörungen in Beat-Gehörlosen und schlechte Synchronisierungen sind, als in früheren Studien. 2 gezeigt Diese Aufgaben werden als Teil einer größeren Reihe von Tests, die BAASTA 35. Sensomotorische Timing Fähigkeiten, indem er die Teilnehmer, ihre Finger im Takt der einfachen tippen getestet undkomplexe akustische Reize (zB isochronen Sequenzen, Musik und rhythmischen Lärm von musikalischen Stimuli abgeleitet) 27,28. Perceptual Timing mit einem anisochrony Detektionsaufgabe 2,20,33,37 getestet. Eine Reihe von isochrone Töne wird vorgestellt. In einigen Fällen kann einer der Töne (beispielsweise dem vorletzten) früher oder später als basierend auf der isochronen Struktur des Gehör Sequenz erwartet dargestellt. Teilnehmer werden gebeten, Abweichungen von Isochronie erkennen. Der Vorteil dieser sensomotorischen und Rhythmus der Wahrnehmung Aufgaben ist, dass sie beide Sequenzen von Reizen (anstelle von einzelnen Laufzeiten) und Reize verschiedener Komplexität einzubeziehen. So auf der Grundlage früherer Beweise, diese Aufgaben bieten die optimalen Voraussetzungen, um verschiedene Phänotypen Schlag Taubheit und schlechte Synchronisation aufzudecken. Besondere Aufmerksamkeit wird auf die Technik bei der Analyse von Synchronisationsdaten angenommen ausgezahlt. Diese Technik basiert auf Rund Statistiken auf der Grundlage, dass ein Ansatz ist besonders wirfür die Prüfung von falschen und inkonsistenten Synchronisation im Takt ll geeignet.

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Protocol

1. Synchronisation Aufgaben

  1. Vorbereitung des Instruments:
    1. Schließen Sie ein Standard-MIDI-Percussion-Instrument an den Computer über einen konventionellen MIDI-Schnittstelle.
      HINWEIS: Die Datenerfassung wird über eine MIDI elektronische Schlaginstrument realisiert. Das Gerät erfasst den genauen Zeitpunkt der Fingerberührungen während der Motorsynchronisationsaufgaben.
    2. Öffnen Sie die spezielle Software für die Reizdarbietung und Reaktions Aufnahme.
      HINWEIS: Die Synchronisationsaufgabe ist mit Standard-Software für die Darstellung von Audiomaterial und Aufzeichnung von Daten von einem digitalen MIDI-Musikinstrument (mit 1 msec precision) implementiert.
  2. Ton-Material und Verfahren:
    1. Von der Software-Schnittstelle, wählen Sie den Stimulus in der Synchronisierungsaufgabe aus den drei Möglichkeiten genutzt werden (isochronen Sequenz, Musik und amplitudenmodulierten Lärm von der Hüllkurve des musikalischen Reiz erhalten).
      HINWEIS: Die isochronous Sequenz von 96 zeitgleich präsentiert Tönen (Dauer = 30 ms) zusammen. Die musikalische Stimulus ist eine computergenerierte Klavierfassung von einem Fragment des Radetzky-Marsch (Opus 228) von Johann Strauß, die 96 Schläge (Schlag = Viertelnote) umfasst. Auszüge aus den drei Reize werden als Zusatzmaterialien zu diesem Manuskript zur Verfügung gestellt.
    2. Wählen Sie das entsprechende Tempo des ausgewählten Stimulus (450, 600, oder 750 ms Inter-onset-Intervall (IOI) / Inter-Beat-Intervall (IBI)), wie in der Software-Oberfläche angezeigt. Stellen Sie sicher, dass die Reize in einer angenehmen Lautstärke in den Kopfhörern geliefert.
    3. Bitten Sie die Teilnehmer, in einem ruhigen Raum vor dem Computer-Monitor zu sitzen.
    4. Bitten Sie die Teilnehmer, auf dem MIDI-Percussion-Instrument mit dem Zeigefinger der ihre oder seine dominante Hand synchron mit den Tönen des isochronen Sequenz oder mit den musikalischen Beats für komplexere Reize (Musik oder Lärm) zu erschließen. Weisen Sie den TEILNEHMERnt, um so regelmäßig wie möglich zu erschließen, ohne die Erschließung Inflation, während der Synchronisierung mit dem Stimulus.
    5. Starten Sie die Reizdarbietung und die Aufnahme von Gewindebohrern.
    6. Beenden Sie die Aufnahme von Gewindebohrern nach Vorlage der letzten Ton oder Taktschlag.
  3. Datenanalyse:
    HINWEIS: Analysieren Sie die Daten aus den synchronisierten Gewindeschneiden Aufgaben mit kreis Statistik 38,39. Dieses Verfahren ist besonders für die Analyse von Synchronisationsdaten 40,41 gut geeignet; Außerdem kreisStatistiken, um die individuellen Unterschiede in der zeitlichen Fähigkeiten und sind daher in der Lage, bei schlechter Synchronisation 2,40 aufzudecken. Das Analyseverfahren wird unten beschrieben mit Matlab-Software (mit dem CircStat Toolbox 39) implementiert.
    1. Transformieren der Zeit der Abgriffe bezüglich der Stimulationsimpulse in Winkeln auf dem Einheitskreis (von 0-360 °) nach der von Berens 39 angegebenen Vorschrift. (Die eq 0ºdet, um 360 °) entspricht dem Zeitpunkt des Auftretens des Stimulus (dh, die Töne oder Musiktakte). Verwenden Sie die folgende Formel, um den Winkel für die einzelnen Leitungszeit zu erhalten: [Winkel (Radiant) = 2 × π × (Zeit des Hahn / IOI)]. Konvertieren Radiant in Grad mit dem circ_rad2ang Funktion 39.
    2. Zeichnen Sie die im Tapping-Studie als eine Verteilung von Punkten auf dem Einheitskreis erhalten Winkeln. Tun Sie dies mit Hilfe der Funktion 39 circ_plot. Geben Sie Winkel im Bogenmaß als Argument für die Funktion, um den Plot angezeigt (siehe Beispiel in Abbildung 1).
    3. Für jedes Antippen Studie, verwenden Sie die Winkel (Punkte auf dem Kreis), um die mittlere resultierende Vektor R 38,39,42 (siehe Abbildung 1) zu berechnen. Verwenden Sie die circ_mean 39 und circ_r 39 Funktionen, die für die Berechnung der Synchronisationsgenauigkeit und Konsistenz bzw. ermöglichen.
    4. ComPute die Synchronisationsgenauigkeit (das heißt, im Durchschnitt, wie weit von der Stimulus der Teilnehmer tippt in synchronisierter schneid Studie), die mit dem Winkel θ von Vektor R entspricht. Verwenden Sie die Funktion circ_mean 39. Geben Sie Winkel im Bogenmaß als Argument für die Funktion.
    5. Reichen Sie die schneidende Daten an die Rayleigh-Test 43, um zu beurteilen, ob die Verteilung der Punkte um den Kreis zufällig ist, mit Hilfe der Funktion 39 circ_rtest. Geben Sie Winkel im Bogenmaß als Argument für die Funktion.
      HINWEIS: In der Rayleigh-Test, verwerfen die Nullhypothese (dh kreisförmige Gleichförmigkeit, zufällig verteilten Punkten um den Kreis), wenn die R Vektorlänge groß genug ist (beispielsweise größer als 0,4), was darauf hinweist, dass die Teilnehmer in einem gegebenen Phasenbeziehung mit Gewinde gegenüber dem Stimulus oben Chance. Nur wenn Rayleigh-Test signifikant ist (dh wenn der distribution von Punkten um den Kreis ist nicht zufällig) Synchronisationsgenauigkeit richtig interpretiert werden.
    6. Berechne die Synchronisations Konsistenz (dh die Schwankung in der Diskrepanz zwischen dem Zeitpunkt der Abgriffe und die Stimulationsimpulse), die mit der Länge des Vektors R (0 bis 1) entspricht. Verwenden Sie die Funktion circ_r 39. Geben Sie Winkel im Bogenmaß als Argument für die Funktion.
      HINWEIS: Die Konsistenz ist 1, wenn jede der Anzapfungen auftreten, um genau das gleiche Zeitintervall vor oder nach den Stimulationsimpulsen; die Konsistenz ist 0, wenn die Abgriffe werden zufällig auf dem Kreis verteilt.
  4. Auswertung der Einzelergebnisse:
    ANMERKUNG: Vergleichen Sie die Leistung eines Teilnehmers an einer normativen Gruppe oder zu einer Kontrollgruppe, um bei schlechter Synchronisationsgenauigkeit oder schlechte Konsistenz aufzudecken. Um diesen Vergleich durchzuführen, führen Sie einen korrigierten t-Test 44 in der singlims Computer progra umgesetztm ( http://homepages.abdn.ac.uk/j.crawford/pages/dept/SingleCaseMethodsComputerPrograms.htm ).
    1. Öffnen Sie die singlims Computerprogramm. Geben Sie den Mittelwert und SD der Synchronisationsgenauigkeit, und die Stichprobengröße der normativen oder Kontrollgruppe. Geben Sie die Synchronisationsgenauigkeit für die Teilnehmer an den normativen oder Kontrollgruppe verglichen werden. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Berechnen", um die Ergebnisse der korrigierten t-Test zu erhalten.
      HINWEIS: Der Teilnehmer signifikant schlechter als die normative oder Kontrollgruppe, wenn die zweiseitigen Wahrscheinlichkeit des korrigierten t-Test unter 0,05.
    2. Geben Sie den Mittelwert und SD der Synchronisation Konsistenz und Stichprobengröße der normativen oder Kontrollgruppe. Geben Sie die Synchronisation Konsistenz für den Teilnehmer, der sich auf die normativen oder Kontrollgruppe verglichen werden soll.

2. Rhythm Perception Aufgaben (Anisochrony Detection)

  1. Vorbereitung des Instruments:
    1. Öffnen Sie das Computerprogramm für die Umsetzung der anisochrony Detektionsaufgaben verwendet. Stellen Sie sicher, dass die Tasten der Computer-Tastatur richtig eingestellt sind, um die Antworten der Teilnehmer aufzunehmen.
      HINWEIS: Die Rhythmuswahrnehmung Aufgaben werden unter Verwendung von Standard-Software für die Ausführung von Verhaltensexperimenten (dh Reizdarbietung und Erfassung von Verhaltensreaktionen) durchgeführt.
  2. Ton-Material und Verfahren:
    1. Wählen Sie den Reiz (Stimulus entweder isochronen oder Musik), wie von der Software-Oberfläche angezeigt. Wählen Sie das entsprechende Tempo (450, 600, oder 750 ms IOI / IBI) der ausgewählten Stimulus. Stellen Sie sicher, dass die Reize werden über die Kopfhörer bei einer angenehmen Lautstärke geliefert.
      HINWEIS: Die Stimuli werden auf der in den Synchronisationsaufgaben verwendet gleiche Gehörmaterial. Jeder Stimulus umfasst nur 8 isochronously präsentiert Töne oder Musik Beats statt 96. Für jede Stimulustyp gibt es ein "change" Version (50% der Studien, n = 24) und ein "no-change" Version (50% der Studien, n = 24). In der Änderungs Stimuli erfolgt die vorletzte Schall- oder Schlagzeit früher oder später als erwartet (8, 12, oder 16% der Sequenz IOI / IBI) basierend auf der vorhergehenden IOIs / IBIs. In der nicht-Änderung Reiz sind die IOIs / IBIs völlig synchron.
    2. Weisen Sie den Teilnehmer, in einem ruhigen Raum vor dem Computerbildschirm sitzen, hören Sie den Reiz und dann Richter, nach seiner Präsentation, ob eine Änderung des Intervalls zwischen den Reizen oder Schläge (dh anisochrony) vorhanden ist oder nicht. Ermutigen Sie die Teilnehmer, die Aufmerksamkeit auf die gesamte Sequenz zu zahlen.
    3. Starten Sie die Reizdarbietung. Bitten Sie die Teilnehmer, indem Sie eine der beiden Tasten auf der Computertastatur (dh einen Schlüssel für "change" oder die andere Taste für "no-Antwortändern "-Antworten) nach der Präsentation des Stimulus.
  3. Datenanalyse:
    HINWEIS: Analysieren Sie die von der Rhythmuswahrnehmung Aufgabe durch die Berechnung der Unterscheidbarkeit Index (d ') auf jeder Ebene der Veränderung gewonnenen Daten (bei ​​8, 12, 16% der IOI / IBI) und für jede IOI / IBI. Je höher die d 'Wert, desto höher die Empfindlichkeit anisochronies.
    1. Betrachten Sie die Antworten (n = 48) von jedem Teilnehmer für einen bestimmten Reiz ergab, in der Ausgabedatei durch die verwendet, um die Verhaltensexperiment ausführen Software aufgezeichnet. Zählen Sie die Anzahl der Antworten, wenn in der Reiz der vorliegende anisochrony korrekt erkannt wurde. Berechnen Sie die Hits Rate (dh die Anzahl der Hits / Anzahl der Änderungs Reize).
    2. Zählen die Anzahl von Antworten, wenn der Teilnehmer berichtet eine Veränderung in dem Intervall zwischen Stimuli oder Schläge, wenn es keine Veränderung. Berechnen Sie die Falsch-Alarm (FA) Rate (dh Anzahl der FAS / Anzahl von nicht-change Reize).
    3. Berechnen Sie die z -score für die Hits Rate und FA Rate, mit dem NORMINV Matlab-Funktion (Z-Score = NORMINV (Zugriffe Rate oder FA-Rate)). Subtrahieren Sie die z -score für die FA Rate von der z -score für die Hits Rate auf d 'zu erhalten.
  4. Auswertung der Einzelergebnisse:
    ANMERKUNG: Vergleichen Sie die Leistung eines Teilnehmers an einer normativen oder Kontrollgruppe auf Fälle von schlechter Rhythmuswahrnehmung aufzudecken. Hinsichtlich der Ergebnisse der Synchronisationsaufgaben benötigt einen korrigierten t-Test unter Verwendung des singlims Computerprogramms.
    1. Öffnen Sie die singlims Computerprogramm. Geben Sie den Mittelwert und Standardabweichung von d 'und die Stichprobengröße der normativen oder Kontrollgruppe. Geben Sie die d 'Wert für die Teilnehmer, um an die normative oder Kontrollgruppe verglichen werden soll.
      HINWEIS: Der Teilnehmer signifikant schlechter als die normative oder Kontrollgruppe, wenn die Zwei-tailed Wahrscheinlichkeit des korrigierten t-Test unter 0,05.

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Representative Results

Die oben beschriebenen Aufgaben mit Erfolg verwendet worden, um die Timing-Fähigkeiten von Personen, ohne musikalische Ausbildung 2,34-36 charakterisieren. In einer aktuellen repräsentativen Studie über Beat-Taubheit 2, eine Gruppe von 99 Nicht-Musiker (Studenten) wurden untersucht mit Hilfe von zwei einfachen Synchronisationsaufgaben. Teilnehmer synchronisiert ihre Finger klopfen mit einem isochronen Sequenz und einer musikalischen Auszug in einem angenehmen Tempo (mit einer IOI / IBI von 600 msec). Zehn der Teilnehmer zeigten besonders schlechte Synchronisation mit wenigstens einer der beiden Reize und wurden als "schlecht Synchronisierer" bezeichnet. Diese Teilnehmer zeigten Synchronisationsgenauigkeit, die von mehr als 2 SD vom Mittel der gesiebten Fraktion abweicht; Synchronisations Konsistenz niedriger als 2 SD vom Mittel der Gruppe. Sie wurden zu einer Gruppe von 23 Teilnehmern (Kontrollen), die nach dem Zufallsprinzip unter den Studenten wurden ausgewählt, die schlechte Synchronisation auf aufwiesen, im VergleichDie Screening-Aufgaben. Schlechte Synchronisierungen und Kontrollen wurden gründlichen Tests mit den hier beschriebenen Synchronisation und Rhythmuswahrnehmung Aufgaben vorgelegt. Die Reihenfolge der Aufgaben und Reize wurde durch die Teilnehmer gegenüber.

Sequenzen Abstichzeiten in den Synchronisationsaufgaben gesammelt diente dazu, die Synchronisationsgenauigkeit und Konsistenz für arme Synchronisierungen und Kontrollen mit unterschiedlichen Stimulationsimpulse und an der anderen IOI / IBIs berechnen. Die Mittelwerte für die Genauigkeit und Konsistenz sind in Abbildung 2 und 3 dargestellt sind. Diese Daten zeigen, dass sowohl arme Synchronisierungen und Kontrollen deutlich antizipieren die Stimulationsimpulse beim Tippen mit einem isochronen Folge. Dieses Phänomen, das genannt wird "bedeuten negativen Asynchronität", ist in Studien tippen 27,45 bekannt. Mittlere negativen Asynchronität neigt dazu, zu verringern oder verschwinden mit Stimuli (zB Musik undLärm), die komplexer als zeitgleich präsentiert Töne sind ein Effekt auch in früheren Studien 45 ausgewiesen. Beachten Sie, dass schlechte Synchronisierungen nicht von Kontrollen in Bezug auf Genauigkeit unterscheiden. Somit muss die Genauigkeit nicht angezeigt, eine Maßnahme, die empfindlich genug, um Schlag Taubheit oder schlechte Synchronisation zu detektieren sein. Die Ergebnisse waren aufschlussreicher, wenn man die Synchronisation Konsistenz. Schlechte Synchronisierungen waren deutlich weniger konsequent als die Kontrollen in allen Reizen und IOIs / IBIs. Dieser Unterschied war signifikant, wenn die Teilnehmer tippte mit isochronen Sequenzen und Musik gegenüber Lärm (über Tempo). Daher ist die Synchronisation Konsistenz sehr empfindlich auf die Synchronisation Defizite und stellt damit eine ideale Maßnahme für die Entdeckung und Charakterisierung von individuellen Unterschieden. Repräsentative Ergebnisse aus der gleichen Studie in den Rhythmus Wahrnehmung Aufgaben erhaltenen Ergebnisse sind in Abbildung 4 dargestellt. Wie ersichtlich ist, sowohl schlechte Synchronisiereinrichtungen und Kontrolls wurden durch das Ausmaß der Änderung in dem Gehörsequenz betroffen sind (dh größere Abweichungen in der Sequenz leichter zu erkennen) sowohl isochrone Stimuli und Musik. Die Auswirkung der Änderung war statistisch signifikant und ist bei schnelleren Tempi sichtbar. Jedoch auf Konzernebene, schlechte Synchronisierungen nicht schlechter als die Kontrollen durchführen in der Wahrnehmungsaufgabe.

Die in diesen sensomotorischen Aufgaben (Synchronisation Konsistenz) und in den Rhythmus der Wahrnehmung Aufgaben erhaltenen Ergebnisse wurden verwendet, um bei schlechter Synchronisation aufzudecken. Um die verwendet werden, um diese Bedingungen zu identifizieren Verfahren veranschaulichen, wurden die Daten aus der repräsentativen Studie aufgenommen weiter analysiert, um die Bewertung der einzelnen Unterschiede führen. In Tabelle 1 werden die Daten für die 10 armen Synchronisiereinrichtungen, die in den Screening-Tests identifiziert wurden, dargestellt. Wenn die Teilnehmer deutlich schlechter als die Kontrollen auf eine der Aufgaben, wie mit korrigierten t bestimmt-Tests 44, werden die Werte ihrer Leistung in der Tabelle dargestellt. Die Cut-Off-Werte, um die für den isochronen Sequenzen, Musik und Geräusche zu identifizieren ein Teilnehmer als armer Synchron in Bezug auf die Synchronisation Konsistenz waren 0,92, 0,51 und 0,51 auf. Die von den schlechten Synchronisierungen in den Rhythmus der Wahrnehmung Aufgaben erhaltenen Ergebnisse wurden auch auf Leistungskontrollen "verglichen. Im Rhythmus Wahrnehmung Aufgabe mit einem Metronom, die abgeschnittenen Scores (d ') 0,33, 1,38 und 1,84, für eine 8%, 12% und 16% Änderung der Dauer (relativ zur Sequenz IOI) sind. Mit Musik, waren 1,52, 1,98 und 2,10 für die drei Veränderungen der Cut-off-Werte.

Diese einfache Methode, um individuelle Unterschiede im Zeitbereich zu analysieren erlaubt es uns, die Profile der Zeitstörungen (schlagen Taubheit oder schlechte Synchronisation) aufzudecken. In der Tat, schlechte Synchronisation kann möglicherweise nicht durch mangelhafte Rhythmus Wahrnehmung einhergehen oder. Darüber hinaus Menschenzeigt Schwierigkeiten bei der Synchronisation mit dem Takt schlechter mit einer Hörreiz (zB Musik) als bei den anderen Stimuli (zB eine isochrone Sequenz) durchführen kann. Die repräsentative Studie zeigt verschiedene Profile für eine Wertminderung. Zum Beispiel Teilnehmer S2, S3, S8 und S9 zeigte eine schlechte Synchronisation über die meisten der Stimulationsimpulse, aber auch beeinträchtigt Rhythmuswahrnehmung. Wertminderungen sowohl in der Wahrnehmung und sensomotorische Timing war zuvor in Studien zu angeborenen amusia 12,16 beobachtet. Teilnehmer S1 und S5 zeigten ein anderes Muster. Sie führten ähnlich Kontrollen im Rhythmus Wahrnehmung Aufgabe, mit d 'Werte unterhalb der Grenz. Unbeeinträchtigt Wahrnehmung in diesen beiden Teilnehmern wurde zusätzliche Aufgaben, wie die MBEA 2,15 bestätigt. Allerdings S1 und S5 waren arm Synchronisierungen, insbesondere bei der Erschließung mit komplexen Reize wie Musik und amplitudenmodulierte Rauschen. Zum Beispiel S5 Leistung was bei Gelegenheit beim Synchronisieren Hähne Rauschen (dh der Rayleigh-Test nicht signifikant) und gerade über die Chance mit Musik (bei ​​Gelegenheit mit 750 msec IBI). Ähnliche Ergebnisse wurden für die Teilnehmer S6 und S10 festgestellt. Beachten Sie, dass diese Dissoziation zwischen der Wahrnehmung und sensomotorische Timing kann nicht durch beeinträchtigt Motorsteuerung berücksichtigt werden, weil die Teilnehmer, trotz ihrer schlechten Synchronisation, waren noch in der Lage, bei einer spontanen Tempo tippen, ähnlich wie bei Kontrollen. Schließlich wird für einige Teilnehmer (beispielsweise S2, S5 und S6), schlechte Synchronisation, bezogen auf die Kontrollgruppe, wahlweise können sich jedoch nur eine Art von Stimuli (zB komplexen Stimuli wie beispielsweise Musik oder Rauschen, im Gegensatz zu einem Metronom) . Zusammenfassend kann verschiedene Profile von Zeitstörungen mit den vorgenannten Aufgaben deckt werden. Dies ist besonders relevant, um Licht auf die Mechanismen hinter unterschiedlichen Zeitaufgaben Schuppen sowie die Wechselbeziehung zwischen diesen Mechanismen zu untersuchen.


Fig. 1: Beispiel für die Verteilung von Abgriffen in einem Synchronisationstest Der resultierende Vektor R und die Richtung (Winkel theta, θ) angezeigt werden. Im Beispiel Vektorlänge = 0,95 und θ = -25 °. (Von Sowiński & Dalla Bella 2013 angepasst, mit Genehmigung.) 2 Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2
Figur 2: Synchronisationsgenauigkeit für eine Gruppe von Armen Synchronisiereinrichtungen (n = 10) und Kontrollen (n = 23) mit verschiedenen Stimulationsimpulse an verschiedenen IOI / IBIs 2 Das Auftreten der Stimulationsimpulse (zB Farben o.r musikalischen Beats) entspricht 0 °. Negative Winkel zeigen, dass im Durchschnitt Hähne Teilnehmer voraus die Stimulationsimpulse (führende), während positive Winkel zeigen, dass diese Wasserhähne auftreten, nachdem die Reize (induktiv). Fehlerbalken zeigen die Standardfehler des Mittelwerts (SEM). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.

Figur 3
Fig. 3: Synchronisation Konsistenz in einer früheren Studie erhalten für eine Gruppe von Armen Synchronisiereinrichtungen (n = 10) und Kontrollen (n = 23) mit verschiedenen Stimulationsimpulse an verschiedenen IOI / IBIs 2 Konsistenz im Bereich von 0 (keine Synchronisation mit einer vollkommen zufälligen Verteilung der Wasserhähne) und 1 (perfekte Konsistenz, wobei die Hähne an genau der gleichen Zeitintervall vor oder nach t auftreten er Stimulationsimpulse). Fehlerbalken zeigen die SEM. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.

4
Abbildung 4: Ergebnisse aus dem Rhythmus Wahrnehmung Task (d-Werte) in einer früheren Studie für eine Gruppe von Armen Synchronisiereinrichtungen (n = 10) und Kontrollen (n = 23) mit dem isochronen Sequenz und mit Musik zu unterschiedlichen IOI / IBIs . Fehlerbalken zeigen die SEM. (Von Sowiński & Dalla Bella 2013 angepasst, mit Genehmigung.) 2 Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Tabelle 1: Zusammenfassung der in den Synchronisations und Rhythmus der Wahrnehmung Aufgaben von einer Gruppe von 10 armen Synchronisierungen Einzelergebnisse Die Werte an den verschiedenen Tests werden nur, wenn die Teilnehmer deutlich schlechter als Kontrollen berichtet.. Teilnehmer, die richtig wahrgenommen Abweichungen von anisochrony trotz ihrer schlechten Synchronisation sind fett gedruckt. (Angepasst von Sowiński & Dalla Bella, 2013, mit Genehmigung.) 2. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Tabelle anzuzeigen.

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Discussion

Das Ziel des beschriebenen Verfahrens ist es, eine Reihe von Aufgaben und Analysestrategien bereitzustellen, um das Timing Fähigkeiten der Mehrzahl der Individuen zu charakterisieren und zu detektieren Fälle Schlag Taubheit oder schlechte Synchronisation. Die kritischen Schritte des Protokolls betreffen 1) die Einrichtung der für die Reizdarbietung und Sammlung von Fingertippen Daten verwendeten Instrumente und Antworten Themen ", 2) Datenerfassung mit Hilfe von zwei Gruppen von Aufgaben (Synchronisation und Rhythmuswahrnehmung), 3) Analyse der Synchronisation Daten mit Kreis Statistiken und Rhythmuswahrnehmung Daten und 4) Auswertung der Einzelergebnisse. Diese Schritte können leicht durch geschultes Experimentatoren erfolgen. Datenanalyse mit Matlab-Software durch die Umsetzung der im Protokoll beschriebenen Schritten. Grundkenntnisse in der Kreis Statistiken für die korrekte Interpretation der Ergebnisse Synchronisation erforderlich.

Die Methode hat einige Vorteile gegenüber den in der bestehendenLiteratur 1,27,46. Zunächst wird Timing in Aufgaben, die sowohl Wahrnehmung und Handlung sowie mit vergleichbaren Stimulusmaterial getestet. In den meisten früheren Untersuchungen sind sensomotorischen Synchronisation und Dauer der Wahrnehmung typischerweise unabhängig untersucht unter Verwendung einer Vielzahl von Aufgaben, 1,27. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass Wahrnehmung und Handlung in Zeitverarbeitung kann bei Patienten mit Gehirnschäden 8 distanzieren oder schlagen Taubheit 2, wie zuvor in der Tonhöhe Verarbeitung 17,22-25 beobachtet. Es ist wichtig, um einen Satz von Aufgaben in der Lage ist die Aufdeckung dieser Dissoziationen ohne durch die Wahl der Tonmaterial vorgespannt zu nutzen. Die in den hier dargestellten Verfahren vorgeschlagenen Aufgaben sind, die die Dissoziation zwischen Wahrnehmung und Handlung in Zeitverarbeitung erfolgreich. Jedoch bewusst, dass eine weitere Bestätigung dieser Dissoziation dass es die Prüfung des wahrnehmungs sensomotorische Timing mit einem breiteren Bereich von Aufgaben, ev benötigen wiraluating eine Vielzahl von Timing-Fähigkeiten. Dieses Ziel kann durch Verwendung einer Reihe von Tests, wie dem BAASTA 35, sowie einschließlich stimulierter Abgriff und anisochrony Erkennungsaufgaben (unter Verwendung eines Maximum-Likelihood-Verfahrens für die Berechnung Detektionsschwellen) und der H-BAT 36 erreicht werden. Zweitens werden die Synchronisierung und Wahrnehmungsaufgaben sowohl einfache als auch komplexere Gehör Material durchgeführt; letzteres beinhaltet entweder alle Elemente eines Musikstücks (zum Beispiel Tonhöhe und rhythmische Struktur) oder ausschließlich seiner rhythmischen Eigenschaften (dh amplitudenmodulierten Rauschen). Vielfalt im musikalischen Material können die optimalen Bedingungen zum Nachweis gestörter Timing, die metrische Verarbeitung beschränken können vorsehen, und schlug Extraktion bei der Verarbeitung von komplexen rhythmischen Impulse wie Musik. Schließlich veranschaulicht, dass wir Rund Statistiken sind ein wertvolles und relativ einfache Methode, die für die Analyse von Synchronisationsleistung verwendet werden können, wie in den Vorjahren wurde gezeigt,studiert 2,40,41. Diese Methode hat einige Vorteile, so dass es besonders gut geeignet, um aufzudecken und zu charakterisieren, individuelle Unterschiede in der sensomotorischen Synchronisation 2,40. Rundschreiben Statistiken nicht eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen Gewindebohrer und Stimulationsimpulse, eine Bedingung, die nur selten in Teilnehmer, die schlechte Synchronisation erfüllt ist erforderlich. Zum Beispiel schlagen-Gehörlosen, Kinder und arme Synchronisierungen neigen dazu, Wasserhähne weglassen oder produzieren mehr als ein Wasserhahn, der dem gleichen Stimulus 40. Dies macht die Berechnung der Synchronisationsgenauigkeit in vielen Fällen unmöglich. Durch eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen Gewindebohrer und Stimulationsimpulse erfordern, Rund Statistiken überwinden diese Schwierigkeit, so dass alle Wasserhähne können analysiert werden.

Die repräsentativen Ergebnisse in diesem Papier zeigen markiert, die eine Reihe von Verhaltensaufgaben mit Schwerpunkt sowohl auf sensomotorische Synchronisation mit dem Finger tippen und den Nachweis der Unregelmäßigkeit (anisochrony) in rhythmischen Sequenzen sind empfindlich genug, um individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung und sensomotorische Timing. Diese Aufgaben und Maßnahmen ermöglichen Fälle, bei denen Wahrnehmungszeit distanziert sich von sensomotorischen Timing, entdeckt zu werden, wie es in einer aktuellen Studie aus unserem Labor 2 gezeigt. Wir erwarten, dass die Verwendung dieser Aufgaben und Methoden (zB innerhalb umfangreichen Testbatterien) zum Untersuchen systematisch Wahrnehmungs sensomotorische Timing Fähigkeiten erfolgreich auf Populationen von Patienten mit Hirnschäden 47 verlängert werden, neurodegenerativen Erkrankungen (beispielsweise Parkinson-Krankheit) 11. 35 oder Entwicklungsstörungen (zB Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung) 48. Eine eingehende Bewertung des Wahrnehmungs- und sensomotorischen Timing bei diesen Patientengruppen hat das Potenzial, den Weg für Sanierungsstrategien zu ebnen, wenn Timing Fähigkeiten scheinen eine wichtige Rolle (zB zu spielen, in der Rehabilitation des Gehens in patienten mit Morbus Parkinson über Gehör Cueing) 49,50.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 interface to connect the MIDI instrument to the computer.

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Verhalten Rhythmus Timing Synchronisation Störungen schlagen Taubheit Wahrnehmung und Handlung

Erratum

Formal Correction: Erratum: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks
Posted by JoVE Editors on 09/01/2016. Citeable Link.

A correction to the Acknowledgements section was made in: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks.

The Acknowledgements section has been updated from:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB and a grant from Polish Ministry for Science and Education to JS.

to:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB, and by a grant from Polish Narodowe Centrum Nauki (decision No. Dec-2011/01/N/HS6/04092) to JS.

Aufdecken Schlag Taubheit: Entdecken Rhythmusstörungen mit Synchronized Finger Tapping und Wahrnehmungszeit Aufgaben
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Dalla Bella, S., Sowiński, J.… More

Dalla Bella, S., Sowiński, J. Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks. J. Vis. Exp. (97), e51761, doi:10.3791/51761 (2015).

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