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Behavior

Une méthode pour étudier l’Adaptation de gauche droite inversé Audition

Published: October 29, 2018 doi: 10.3791/56808
Automatic Translation
1,2
1Faculty of Environment and Information Studies, Shonan Fujisawa Campus (SFC), Keio University, 2School of Information Environment, Tokyo Denki University

Summary

La présente étude propose un protocole afin d’étudier l’adaptation au gauche-droite inversée audition n'atteindre que par des dispositifs portables, à l’aide de neuro-imagerie, qui peut être un outil efficace pour découvrir la capacité d’adaptation des humains à un environnement novateur dans la domaine auditif.

Abstract

Un espace sensoriel rare est un des outils efficaces pour découvrir le mécanisme de l’adaptabilité de l’homme à un environnement nouveau. Bien que la plupart des études précédentes ont utilisé des lunettes spéciales avec prismes pour atteindre des espaces inhabituels dans le domaine visuel, une méthodologie pour l’étude de l’adaptation aux espaces auditifs inhabituelles doit encore être pleinement mis en place. Cette étude propose un nouveau protocole pour installer, valider et utiliser un système stéréophonique inversé de gauche-droite en utilisant uniquement les périphériques portables, et d’étudier l’adaptation au gauche-droite inversé audition avec l’aide de neuro-imagerie. Bien que les caractéristiques acoustiques individuels ne sont pas encore implémentées, et léger débordement des sons non est relativement incontrôlable, l’appareil construit montre haute performance dans une localisation de source sonore 360° couplée à l’audience caractéristiques avec peu de retard. En outre, cela ressemble à un lecteur de musique mobile et permet à un participant de se concentrer sur la vie quotidienne sans éveiller la curiosité ou attirer l’attention d’autres personnes. Puisque les effets d’adaptation ont été détectés avec succès au niveau perceptif, comportementaux et neuronaux, nous concluons que ce protocole fournit une méthode prometteuse pour étudier l’adaptation à l’audition inversée gauche-droite et est un outil efficace pour découvrant la capacité d’adaptation des humains à un environnements nouveaux dans le domaine auditif.

Introduction

Capacité d’adaptation à un nouvel environnement est l’une des fonctions fondamentales pour l’homme de vivre vigoureuse dans n’importe quelle situation. Un outil efficace pour découvrir le mécanisme d’adaptation environnementale chez l’être humain est un espace sensoriel inhabituels qui est artificiellement produit par les appareils. Dans la majorité des précédentes études traitant de ce sujet, des lunettes spéciales avec des prismes ont été utilisés pour réaliser la vision inversée gauche-droite1,2,3,4,5 ou haut-bas une vision inversée6,7. En outre, l’exposition à une telle vision de quelques jours à plus d’un mois a révélé adaptation perceptuelle et comportementale1,2,3,4,5, 6 , 7 (p. ex., capacité à conduire un vélo2,5,,7). En outre, des mesures périodiques de l’activité cérébrale en utilisant des techniques de neuro-imagerie, comme électroencéphalographie (EEG)1et3de la magnétoencéphalographie (MEG) imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)2, 4,5,7, ont détecté des modifications dans l’activité neuronale qui sous-tendent l’adaptation (par exemple, bilatérale activation visual pour une stimulation visuelle unilatérale4, 5). bien que l’apparence du participant devient étrange dans une certaine mesure et grand soin est nécessaire pour l’observateur à maintenir la sécurité du participant, vision inversée avec prismes fournit précises informations visuelles en trois dimensions (3D) sans tout retard de manière portable. Par conséquent, la méthodologie pour découvrir le mécanisme d’adaptation environnementale est relativement mis en place dans le domaine visuel.

En 1879, Thompson a proposé un concept de pseudophone, « un instrument d’enquête sur les législations des audition binaurale par les illusions qu’elle produit dans la perception acoustique de l’espace »8. Cependant, par contraste avec le cas visuel1,2,3,4,5,6,7, quelques tentatives ont été faites pour étudier l’adaptation aux insolites espaces sonores et aucune connaissance notable a été obtenu à ce jour. Malgré une longue histoire de développement virtuel affiche auditif9,10, appareils portables pour contrôler l’audition 3D ont rarement été mis au point. Par conséquent, seulement quelques rapports examinés l’adaptation au audition inversée gauche-droite. Un équipement traditionnel se compose d’une paire de courbes trompettes qui sont croisés et insérés dans les conduits auditifs du participant dans une contre façon11,12. En 1928, Young a tout d’abord signalé l’utilisation de ces traversé trompettes et porte en permanence pendant 3 jours au plus, soit un total de 85 h pour tester l’adaptation à l’audition inversée gauche-droite. Willey et al. 12 retestés l’adaptation en trois participants portant les trompettes pour 3, 7 et 8 jours, respectivement. Les trompettes incurvées facilement fournie audition inversée gauche-droite, mais a eu un problème avec la fiabilité de la précision spatiale, résistance à l’usure et une apparence étrange. Un appareil plus avancé pour l’audition inversée est un système électronique dans lequel gauche et droite des lignes de tête/écouteurs et microphones sont inversement connecté13,14. Ohtsubo et al. 13 atteint inversion auditive en utilisant les premiers casque-micros jamais binaural qui étaient connectés à un amplificateur fixe et évaluer sa performance. Plus récemment, Hofman et al. 14 réticulé remplir-dans-canal de prothèses auditives et testé l’adaptation de deux participants qui portaient le sida pendant 49 h en 3 jours et 3 semaines, respectivement. Bien que ces études ont fait état de haute performance de la localisation de la source sonore dans le champ auditif avant, la localisation de la source sonore dans le champ arrière et un retard éventuel des appareils électriques n’ont jamais été évalués. Surtout en Hofman et al.» étude de s, la performance spatiale des aides auditives est garantie pour l’avant 60° dans les conditions fixées à la tête et le front 150° dans la condition à champignon chanfreiné, suggérant des performances omniazimuth inconnu. En outre, la période d’exposition peut être trop courte pour détecter les phénomènes liés à l’adaptation par rapport à des cas plus de vision inversée2,4,5. Aucune de ces études ont mesuré l’activité cérébrale en utilisant des techniques de neuro-imagerie. L’incertitude en précision spatio-temporelle, les périodes d’exposition court et la non-utilisation de neuro-imagerie sera donc de raisons pour le petit nombre de rapports et de la quantité limitée de connaissances sur l’adaptation d’audition inversée gauche-droite.

Grâce aux progrès récents dans la technologie acoustique portable, Aoyama et Kuriki15 réussi à construire un gauche-droite inversé audition 3D à l’aide de périphériques uniquement wearable qui récemment est devenue disponible et atteint le système d’omniazimuth avec la haute précision spatio-temporelle. Par ailleurs, environ une exposition de 1 mois à audition inversée à l’aide de l’appareil exposé quelques résultats représentatifs pour les mesures de MEG. Selon ce rapport, nous décrivons, dans cet article, un protocole détaillé pour installer, valider et utiliser le système, et pour tester l’adaptation au gauche-droite inversé l’audition avec l’aide de l’imagerie cérébrale qui est réalisée périodiquement sans le système. Cette approche est efficace pour découvrir la capacité d’adaptation des humains à un environnement novateur dans le domaine auditif.

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Protocol

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par le Comité d’éthique de l’Université Tokyo Denki. Pour chaque participant, le consentement éclairé a été obtenu après que le participant a reçu une explication détaillée du protocole.

1. installation de la gauche-droite inversé système d’Audition

  1. Programme d’installation du système inversé Audition sans un Participant
    1. Préparer un enregistreur linéaire de (LPCM) modulation d’impulsions codées, microphones binaural et binaural écouteurs intra-auriculaires.
    2. Bancher le gauche et droite des microphones travers l’enregistreur LPCM afin que des signaux sonores analogiques inversées gauche-droite sont numérisées. En outre, Bancher les gauche et droite des écouteurs directement à travers l’enregistreur pour que les signaux numérisés inversés sont joués immédiatement.
      Remarque : Dans le cas d’employer les écouteurs-microphones binaural comme écouteurs binaural, ne pas utiliser les pièces de l’écouteur afin de réduire l’effet d’entraînement des sons qui traversent les pièces micro.
    3. Mettre les corps des microphones et des écouteurs ensemble pour chaque oreille avec une isolation légère de matériaux sonores de fermentation et couvrir les microphones avec pare-brise dédiés permettant de supprimer le bruit du vent.
    4. Insérez les piles rechargeables et une carte mémoire haute vitesse de grande capacité dans le graveur LPCM et allumez-le. Les conditions d’enregistrement correctement défini de telle manière que les signaux sonores sont enregistrées sur la carte mémoire comme un format LPCM à une fréquence d’échantillonnage de 96 kHz, avec une profondeur de 24 bits.
    5. Placer le corps du système dans un sac de poche.
  2. Programme d’installation du système Audition inversé avec un Participant
    1. Demander à un participant pour insérer les écouteurs du système inversé audition étroitement dans les conduits auditifs.
    2. Débrancher les lignes pour les micros gauche et droit et le côté dominant l’oreille du microphone directement à travers à l’enregistreur.
    3. Instruire le participant à décoller et mettre sur le côté de l’oreille dominante du système répétitivement pendant que vous ajustez le volume sonore de l’enregistreur pour rendre la sonie de direct (normal) et indirects (inversé) sonne égal (aussi près que possible).
    4. Vérifiez le volume pour l’oreille non dominants aussi bien et connecter toutes les lignes du réseau à nouveau.
    5. Placer le système dans la poche du participant, à résoudre les cordons sur les vêtements du participant convenablement pour les empêcher de s’emmêler et ramasser les bruits indésirables.

2. validation de la gauche-droite inversé système d’Audition

Remarque : Effectuez les opérations suivantes pour valider le système d’audition inversée gauche-droite, indépendamment des expériences étudiant adaptation au renversement de gauche à droite.

  1. Validation de la localisation de la Source sonore du système inversé Audition
    1. Localiser un rapporteur d’angle numérique dont la direction initiale est définie comme 0° au centre d’une chambre anéchoïque, et supposons un cercle virtuel centré sur ce point avec un rayon de 2 m le long du cercle virtuel, marquer 72 sources sonores possibles à chaque 5 de-180 ° à 175 degrés dans un aiguilles et mettre en place les ondes planes interviennent à ces points dirigés vers le centre du cercle.
    2. Mettre en place une caméra vidéo près du centre de la salle pour enregistrer l’affichage du graphomètre numérique.
      Remarque : Étant donné que l’affichage du graphomètre bouge avec le corps de protractor, le champ de vision de la vidéo doit être suffisamment grande pour couvrir tous les domaines possibles. En outre, la caméra vidéo doivent être soigneusement placée pour ne pas déranger la position assise du participant et la présentation de sonore.
    3. Préparer pour deux sessions de la localisation de la source sonore : dans la première session, le participant ne met pas sur le système d’audition inversé. Dans la deuxième session, le participant met sur l’équipement, il étalonne et vérifie le système (comme expliqué à l’étape 1.2) aussi rapidement que possible.
    4. Guider les participants à s’asseoir confortablement et les yeux bandés au centre de la parementure de cercle un 0° sound source et attendez que l’expérience de commencer.
    5. Deux séances de la localisation de la source sonore. Dans les deux sessions, ont l’utilisation participante le rapporteur d’angle pour indiquer la direction du son perçue aussi précisément que possible sans bouger la tête.
    6. Pour chaque session, démarrer l’enregistrement vidéo l’affichage de l’angle du rapporteur d’angle et présentes sons 1000 Hz niveau de pression acoustique 65 dB (SPL) de n’importe lequel des sources sonores : le son à un endroit est aléatoirement commuté au son à un autre endroit, toutes les 10 s de telle une façon que chaque emplacement est utilisé une fois.
      NOTE : Ici, nous utilisons MATLAB avec la boîte à outils psychophysique16,17,18. Bien que cette boîte à outils est couramment utilisée pour présenter les sons, n’importe quel logiciel de stimulation fiable peut également servir.
    7. Après chaque session, arrêter l’enregistrement vidéo et demandez aux participants de prendre une pause pendant une durée suffisante.
    8. Lire les angles perceptuelles de procès-de-procès affichées sur le Rapporteur de la vidéo enregistrée et évaluer la performance spatiale du système inversé audition en comparant les angles perceptuelles dans la normale et les conditions renversées contre l’intégrité physique angles définis par la direction de sources sonores.
  2. Validation du retard du système inversé Audition
    1. Mettre le système d’audition inversé sur un bureau dans une chambre calme avec aucun participant.
    2. Débrancher une ligne à la gauche de microphone et placer un haut-parleur d’ondes planes et de l’écouteur gauche aussi près que possible du microphone droit.
    3. Démarrer l’enregistrement directs sons (normales) de l’enceinte et des sons indirects (inversés) de l’écouteur gauche simultanément via le microphone de droit.
    4. 1-ms présents cliquez sur sons du haut-parleur avec un intervalle de relance inter modéré à 65dB SPL.
    5. Après un nombre suffisant d’essais, cesser de présenter et d’enregistrer les sons.
    6. Pour confirmer la configuration symétrique du système, répétez les mêmes étapes ci-dessus à l’aide de l’écouteur droit et le gauche micro.
    7. Lire les données audio enregistrées à l’aide de logiciels (par exemple, MATLAB) et évaluer la différence entre le minutage de l’apparition des sons (normales) directs et indirects sons (inversés), ce qui correspond à un éventuel retard causé par le temps passé en passant par le chemin d’accès dans le système électrique.

3. étudier l’Adaptation au gauche-droite inversé Audition

  1. Intérieur de l’exposition à l’Audition inversée
    1. Rappeler aux participants à plusieurs reprises de leur droit de quitter l’exposition à tout moment.
      Remarque : Arrêter l’exposition dès que possible si le participant rapporte maladie ou si un observateur remarque aucun signe que le participant veut quitter l’exposition pour une raison quelconque.
    2. Préparer un nombre suffisant de rechange rechargeables batteries et cartes mémoire à grande vitesse de grande capacité pour permettre au participant de les remplacer à tout moment.
    3. Demander au participant de porter, étalonner et vérifier le système d’audition inversée par eux-mêmes au cours de la période d’exposition, comme l’a expliqué à l’étape 1.2. Effectuez la même procédure chaque fois que le participant porte le système après chaque interruption.
    4. Demandez aux participants d’effectuer des activités de la vie quotidienne tout en portant le système en continu pendant environ un mois, sauf tout en dormant, baignade, neuro-imagerie et autres moments d’urgence. Dans ce cas, demandez aux participants de retirer le système et les insérer immédiatement des boules quies dans leurs oreilles pour empêcher la récupération de l’adaptation.
      Remarque : Même s’il est idéal pour le participant de porter le système jour et nuit, il est fortement recommandé que le système de ne pas être porté tout en dormant et le bain afin d’éviter les bruits inattendus et des décharges électriques, respectivement.
    5. Remplacez les piles et cartes mémoire régulièrement avant épuisement des piles et de la surcapacité de la mémoire, respectivement. Retirer le système et le remplacer par bouchons d’oreilles rapidement dans un endroit silencieux sans produire aucun son.
    6. Lorsqu’un participant a besoin de se déplacer en voiture à l’extérieur, le participant dans une voiture, accompagner le participant en mouvement, ou leur demander d’utiliser un moyen sûr de transport pour les actes accomplis seul.
      NOTE : Le grand soin doit être pris par le chercheur afin de ne pas compromettre sécurité du participant au cours de la période d’exposition, particulièrement quand le participant va à l’extérieur. Interdire le participant d’effectuer tous les comportements dangereux.
    7. Afin de faciliter l’adaptation, demandez aux participants de vivre des situations impliquant l’apport auditif élevé, comme la marche dans un centre commercial ou un campus, avoir une conversation avec plus de deux personnes, et le jeu vidéo 3D des jeux, aussi longtemps que possible.
    8. Demander au participant de tenir un journal ou de fournir un rapport subjectif à un observateur aussi souvent que possible sur les changements perceptuels et comportementales, événements expérimentés et tout ce que le participant avis.
    9. Après la période d’exposition cible, instruire le participant à décoller le système d’audition inversé.
      Remarque : Il est également important de suivre les changements perceptuels et comportementaux afin d’examiner le processus de récupération de l’adaptation à l’audition inversée gauche-droite.
  2. Neuro-imagerie au cours de l’exposition à l’Audition inversée
    1. Demandez aux participants de former une tâche qui sera utilisé comme suffisamment que possible au cours des expériences de neuro-imagerie.
      1. Par exemple, former le participant pour effectuer une tâche de temps de réaction sélective dans deux conditions, compatibles et incompatibles15. La condition compatible se compose de répondre immédiatement à son oreille droite avec l’index droit et pour le son de l’oreille gauche avec l’index gauche. La condition incompatible se compose de répondre immédiatement à son oreille droite avec l’index gauche et pour le son de l’oreille gauche avec l’index droit.
      2. Utiliser des sons de 1000 Hz à 65 dB SPL pour 0.1 s avec un intervalle de relance inter de 2,5 à 3,5 s, qui semble pseudorandomly de chaque côté de l’oreille.
    2. Avant l’exposition à l’audition inversée, réalisent une expérience de neuro-imagerie sous la tâche formée.
      1. Par exemple, enregistrer les réponses soit MEG et EEG, ainsi que les réponses de doigt gauche et droite sous le temps de réaction sélective tâche15. La tâche se compose de deux compatible et deux blocs incompatibles qui sont disposées alternativement avec un intervalle inter bloc d’au moins 30 s et avec des sons apparaissant 80 fois pour chaque bloc à travers les écouteurs insérées avec des tubes d’oreille en plastique.
        NOTE : Bien qu’un système de MEG 122-canal a été utilisé dans Aoyama et Kuriki15, un système à plusieurs canaux EEG convient également pour ce protocole.
      2. Pour l’EEG/MEG enregistrement, définissez la fréquence d’échantillonnage à 1 kHz et la bande passante d’enregistrement analogique à 0,03 – 200 Hz.
    3. Pendant environ une exposition de 1 mois à audition inversée, mener des expériences de neuro-imagerie sous la tâche formée chaque semaine sans le système d’audition inversé dans exactement de la même manière que l’expérience de pré-exposition (étape 3.2.2).
      Remarque : Le système est supprimé immédiatement avant et chaussez immédiatement après chaque expérience.
    4. Une semaine après l’exposition, réalisent une expérience de neuro-imagerie sous la tâche formée dans exactement de la même manière que l’expérience de pré-exposition (étape 3.2.2).
    5. Analyser les données recueillies avant, pendant et après l’exposition à l’audition inversée gauche-droite.
      1. Par exemple, après avoir rejeté les époques contaminés par des artefacts liés à oeil, supprimant le décalage de l’intervalle de relance avant et définissant le filtre à 40 Hz, passe-bas moyenne données MEG/EEG de 100 ms avant vers 500 ms après le début de son pour la stimulus / réponse conditions compatibles et incompatibles15.
      2. En utilisant un paquet de logiciel MNE19,20, estiment les sources de l’activité de cerveau avec des cartes statistiques paramétriques dynamiques (dSPMs) superposent sur des images de surface corticales et quantifier l’intensité de l’activité cérébrale avec minimum-norm estime (EMN) pour chaque point dans le temps des données moyennées.
      3. Calculer la connectivité fonctionnelle auditive-moteur de données de MEG/EEG de moyenne zéro de single-procès de 90 à 500 ms après l’apparition sonore pour chaque condition
        NOTE : Ici, nous utilisons MATLAB avec la Multivariate Granger Causality Toolbox21.
      4. Pour les données comportementales, calculer les moyenne des temps de réaction pour les conditions de stimulus / réponse compatibles et incompatibles.

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Representative Results

Les résultats représentatifs présentés ici reposent sur Aoyama et Kuriki15. Le présent protocole atteint audition inversée gauche-droite avec une grande précision spatio-temporelle. Figure 1 montre la localisation de la source sonore dans des directions plus de 360 ° avant et immédiatement après la mise sur le système d’audition inversée gauche-droite (Figure 1 a), à six participants, comme en témoigne la similarité cosinus. Comme illustré dans la Figure 1 b, les angles de perception dans l’état normal étaient assez bien corrélées avec les angles physiques (corrélation positive, ajusté R2 = 0,99). Les angles perceptuelles dans la condition inverse sont aussi bien en corrélation avec les angles physiques (corrélation négative, ajusté R2 = 0,96 ; Voir aussi Figure 4 à Aoyama et Kuriki15), bien qu’il existait une légère biais perceptuel vers la rotation dans le sens antihoraire, spécialement pour les sons venant de l’avant droit et les orientations de l’arrière gauche. Notamment, les angles perceptuelles dans la condition inverse sont plus en corrélation avec les angles de perception disposées de façon opposée dans l’état normal (ajusté R2 = 0,98) que les angles physiques, comme illustré à la Figure 1. En outre, un éventuel retard du système a été estimé à une constante Mme 2 le présent protocole a également obtenu une apparence usure naturelle, comme écouter de la musique avec un lecteur de musique mobile, afin d’éviter tout stress de se faire remarquer par d’autres individus.

Figure 1
Figure 1 : localisation de la source dans des directions de 360°, avant et immédiatement après la mise sur le système d’audition inversée gauche-droite, dans les six participants de son. (A) la gauche-droite construite inversé système d’audition. (B) similarité cosinus entre angles perceptuelles et réglementés signe physique angles dans la normale (bleu) et inverse (rouges) conditions complotées contre angles physiques (non réglementés), respectivement. Alors que les angles physiques sont directement utilisés pour la similarité cosinus dans l’état normal, les signes d’angles physiques sont inversées dans la condition inverse. (C) similarité cosinus entre angles perceptuelles dans la condition inverse et disposées de façon opposée angles perceptuelles dans l’état normal comploté contre angles physiques (violet). Ce chiffre a été modifié par Aoyama et Kuriki15. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Le présent protocole a révélé des changements perceptuels à l’audition inversée à un stade relativement précoce lors de l’exposition d’environ 1 mois. Bien qu’un sentiment d’étrangeté a été signalé juste après l’exposition, il a commencé à diminuer dans la semaine de l’exposition et a continué de baisser au cours du temps. Sons de miroir-image ont été progressivement perçus comme normal, qui a également eu lieu avec des informations visuelles et les mouvements. Une semaine après la fin de la période d’exposition, toutes les modifications a retrouvé la pré-exposition niveau. Le présent protocole a détecté des changements non seulement perceptives, mais aussi comportementales et neurones sous-tendant l’adaptation. La figure 2 montre les changements dans les réponses comportementales et neurones durant la tâche de temps de réaction sélective au cours de la durée d’exposition à un participant représentant. Comme illustré à la Figure 2 a, les moyenne des temps de réaction pour réponse incompatible avec les sons étaient dans l’ensemble plus longues que celles de réponse compatible avec sons de la période de l’exposition préalable à la troisième semaine, mais est devenu un peu plus courts dans la quatrième semaine. Cette inversion relative suivi l’allongement transitoire des moyenne des temps de réaction indépendamment de compatibilité dans la deuxième semaine. Après l’exposition, tous signifient des temps de réaction rétablies au niveau initial. Les intensités MNE des composants N1m gauche et droite présentaient des tendances semblables à la durée moyenne de réaction, comme illustré à la Figure 2 b, même si la relation compatible incompatibles a été inversée. Les composants de N1m sont distincts champs évoqués auditifs observés à environ 90 ms après sonore apparition, et leur source a été confirmée dans les plans de temporelles supérieures bilatérales à l’aide de dSPMs. Dans l’ensemble, les intensités dans les conditions compatibles de stimulus / réponse étaient plus élevées que ceux dans les conditions incompatibles de la période de l’exposition préalable à la troisième semaine, mais ont légèrement diminuées dans la quatrième semaine. Cette inversion relative suivi l’amélioration transitoire des intensités indépendamment de compatibilité et de latéralité de la deuxième semaine. Après l’exposition, ils retournèrent à la teneur initiale.

Figure 2
Figure 2 : les réponses comportementales et neurones durant la tâche de temps de réaction sélective dans un participant représentant. (A) désignant les temps de réaction de stimulus / réponse conditions compatibles et incompatibles. (B) gauche et droite auditives N1m intensités pour conditions compatibles et incompatibles stimulus-réponse, comme évaluée par des estimations minimum-norm. Zones jaunes indiquent une période exposée à audition inversée gauche-droite. Ce chiffre a été modifié par Aoyama et Kuriki15. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

En outre, le présent protocole révèle des changements dans la connectivité fonctionnelle entre la gauche et la droite auditif et les aires motrices durant la tâche de temps de réaction sélective à deux participants, tel qu’illustré à la Figure 3. La connectivité fonctionnelle a été testée avec le test de causalité de Granger à un seuil de p < 0,05. Initialement, ces aires auditives-motor communiquaient entre eux indépendamment de stimulus et réponse. Cependant, après une exposition à l’audition inversée, la connectivité auditif-motor est devenu instable. Notamment, dans la deuxième semaine, la connectivité auditif-motor a été perturbée considérablement, surtout dans la droite moteur-à-rétroaction auditive et de la communication moteur de gauche à droite. Immédiatement après cela, la connectivité récupéré au niveau de la première semaine et rétablies au niveau initial après l’exposition.

Figure 3
Figure 3 : connectivité fonctionnelle auditive-moteur comme testé par tests de causalité de Granger au cours de la tâche de temps de réaction sélective à deux participants. Rouge, jaune et aucune flèche (s) indiquent le nombre de participants qui ont fait preuve de signification à un seuil de p < 0,05 (N = 2, 1 et 0, respectivement). LM et RM indiquent des zones motrices droite et gauche, respectivement, et LA et RA désignent les zones gauche et droite auditifs, respectivement. Ce chiffre a été modifié par Aoyama et Kuriki15. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

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Discussion

Le projet de protocole visant à établir une méthodologie pour étudier l’adaptation à l’audition inversée gauche-droite comme un outil efficace pour découvrir la capacité d’adaptation des humains à un environnement auditif roman. Comme en témoignent les résultats représentatifs, l’appareil construit atteint audition inversée gauche-droite avec une grande précision spatio-temporelle. Bien que les appareils précédents pour audition inversé11,12,13,14 étaient pour la plupart fiables dans le domaine auditif avant, ce protocole offre des performances élevées dans une source sonore de 360º localisation couplé avec des caractéristiques de l’audience. En outre, un retard éventuel de 2 ms perdus à la suite du chemin électrique dans le système, qui n’a jamais été évalué dans d’autres appareils électroniques13,14, est considéré comme négligeable en raison de l’humaine acuité auditive temporelle22 . Contrairement aux appareils traditionnels des trompettes courbes monter11,12 avec une apparence étrange et inconfortable, le système d’audition inversé utilisé dans le présent protocole ressemble à un lecteur de musique mobile et permet à un participant à se concentrer sur la vie quotidienne sans éveiller la curiosité ou attirer l’attention d’autres personnes. À ce stade, il est même supérieur pour les appareils de vision inversée à l’aide de prismes1,2,3,4,5,6,7 . En effet, comme en témoignent les résultats représentatifs, environ 1 mois de porter l’appareil atteint adaptation à gauche-droite inversée audition au niveau perceptif, comportementale et neuronaux. Comme dans précédents protocoles11,12,13,14, c’était assez difficile d’effectuer des expériences avec de nombreux participants, en raison de la période de longues recherches et difficultés dans recrutement de participants. Toutefois, les résultats individuels fourni des informations fiables, riches et précieuses sur adaptation auditive (pour plus de détails, voir Aoyama et Kuriki15). Par conséquent, le présent protocole est beaucoup mieux adapté pour faciliter l’adaptation au audition inversée que d’autres protocoles précédents qui n’ont pas sensiblement faire progresser les connaissances sur l’adaptation11,12, 13,14.

Comme un principe de base, la plus haute priorité dans le projet de protocole devrait être sécurité du participant, la santé et sera au cours de l’exposition à l’audition inversée. Afin de préserver ces, un observateur doit prendre grand soin et communiquer avec le participant autant que possible, surtout pendant et immédiatement après la période d’exposition. Si une des conditions ne sont pas satisfaisante, un observateur doit cesser immédiatement l’exposition. En dehors de cela, une des étapes plus critiques du protocole est d’instruire le participant à l’expérience des situations de haute entrée auditive pour aussi longtemps que possible. Contrairement aux cas visuels où l’entrée rétinienne a fine résolution spatiale23,24, exposition à audition inversée est moins efficace en raison de la faible résolution spatiale auditif25,26. En outre, non environnementaux événements auditifs se produisent rarement dans la vie quotidienne, sauf si une personne est soumise à des apports élevés d’auditifs. En outre, il ne suffit pas pour les sons directionnels et latéralisées, mais les sons devraient également s’accompagner par d’autres informations sensorielles ou mouvement pour faciliter l’adaptation. Sans cette étape, minuscule ou même aucun effet adaptative, est prévu. Une autre étape essentielle est d’instruire le participant s’entraîner sur une tâche comme suffisamment que possible avant que la neuro-imagerie première expérience afin que l’exécution des tâches converge à un certain niveau. Cela est nécessaire pour évaluer avec précision l’effet adaptative sur les réponses comportementales et neurones, parce qu’il est assez difficile de dissocier entre l’adaptation et la fonction effets d’apprentissage au fil du temps. Réduction préliminaire de la tâche d’apprentissage donc effet favorise davantage l’analyse de l’adaptation.

Le présent protocole peut être modifié avec souplesse, selon la disponibilité du matériel expérimental et le but de l’étude. Par exemple, pour valider la localisation de la source sonore du système inversé audition, il est acceptable d’employer une autre méthode établie pour la localisation de la source sonore, plutôt que le rapporteur d’angle numérique et une salle insonorisée suffisamment calme, plutôt d’une chambre anéchoïque. Pour étudier l’adaptation au audition inversée gauche-droite, la période d’exposition peut être raccourcie ou prolongée et la fréquence de neuro-imagerie peut être soit inférieure ou supérieure, selon la situation. Pour complément d’étude, il est recommandé d’effectuer la neuro-imagerie plus fréquemment après la période d’exposition d’enquêter sur le processus de récupération après l’adaptation. Si la neuro-imagerie n’est pas disponible, il est possible de remplacer les expériences de neuro-imagerie par des expériences comportementales. Dans ce protocole, il est possible qu’un participant demandera une suspension temporaire de l’exposition pour des raisons inévitables. À moins que le participant s’engage à insérer des boules quies dans les oreilles pendant la période de suspension, l’exposition devrait être terminée en raison des effets de recouvrement inconnu sur la réadaptation ; une nouvelle expérience devrait débuter par un autre participant. Un autre problème possible est qu’un solde de sonie entre gauche et droite des sons devienne incertain en raison d’un contact physique avec le système ou pour d’autres raisons. Dans ce cas, il est recommandé pour le participant de confirmer, avec les yeux fermés, si les sons émanant du front sont uniquement localisées sur le front avant de réajuster le volume.

Même si l’appareil présente a montré performant dans la localisation de source sonore 360°, les résultats indiquent un léger biais perceptuel vers la rotation dans le sens antihoraire, spécialement pour les sons venant de l’avant droit et les orientations de l’arrière gauche. En supposant que les écouteurs ont été insérées correctement dans les conduits auditifs du participant, deux possibilités sont considérées pour la déformation asymétrique de la localisation : spécificités acoustiques et débordement des non sons. Caractéristiques acoustiques sont généralement modélisés sous forme de fonctions (HRTFs) transfert tête27et HRTFs communs sont utilisés pour tout participant à la version actuelle de l’appareil sans optimisation particulière. Il y a donc place à l’amélioration de l’appareil en mettant en œuvre HRTFs individuelles pour chaque oreille et le participant. En revanche, léger débordement des sons non est relativement incontrôlable. Bien que la séparation des parties microphone et écouteur du système réduit l’effet d’entraînement et sons habituels sont peu susceptibles de générer la conduction osseuse perceptible28, il est techniquement difficile d’empêcher la contagion complètement de manière portable. En outre, lors de l’exposition, il est presque impossible de contrôler la voix auto-produit dirigés par les os ; ainsi, il n’y a rien à faire que de suppose une distribution symétrique pour eux. Par conséquent, il est considéré que la mise en œuvre de HRTFs individuelles est la priorité pour améliorer l’appareil et obtenir une adaptation plus efficace.

À notre connaissance, c’est le premier protocole de succès mis en place pour étudier l’adaptation à long terme au précis gauche-droite inversée audition avec neuro-imagerie. En outre, ce protocole a un grand potentiel pour une vaste applicabilité dans recherche auditive et multisensorielle. Par exemple, le système incorporant un micro-ordinateur peut être mis en place pour induire des altérations différentes dans l’espace auditif, tel qu’un déplacement vers la droite dans l’ensemble ou d’une compression de l’espace auditif vers le centre. Puisque l’information spatiale est aujourd'hui traitée à travers des modalités sensorielles, espace auditif altéré pourrait être un outil puissant pour révéler les mécanismes de multisensoriel recalibrage spatial d’une manière similaire à Zwiers et al. 29, qui a signalé les effets de porter des lentilles à prisme avec spatialement comprimé vision sur la localisation de la source sonore. Aujourd'hui, il est de plus en plus d’utiliser des techniques actuellement disponibles de façon multimodale, telles que l’utilisation simultanée de l’EEG et l’IRMf30, et un retard utilisation combinée de la stimulation transcrânienne cérébrale et EEG/MEG31. Alors que l’utilisation simultanée de deux techniques de neuroimagerie compense mutuellement leurs faiblesses, le retard utilisation combinée de techniques de neurostimulation et neuro-imagerie révèle le cerveau fonctions liées aux séquelles causées par la neurostimulation à l’aide de la neuro-imagerie. Notamment, un schéma expérimental du présent protocole peut être considéré comme une version élargie de ce dernier cas. Similaire aux techniques de neurostimulation, continues port d’un appareil portable avec espace sensoriel rare provoque des séquelles d’adaptation. Ces effets peuvent être mesurés puis par une technique de neuro-imagerie. Par conséquent, le retard combiné utilisation d’un appareil portable et une technique d’imagerie cérébrale révèle les fonctions cérébrales liées à l’adaptation (tant qu’il est brièvement indiqué dans Aoyama et Kuriki15). D’un point de vue général, ce régime peut apporter un nouvel éclairage dans des études de neuroimagerie avec une variété d’effets adaptatifs. En conclusion, le présent protocole, dans le cadre de ce régime, fournit une méthodologie prometteuse pour l’étude audition inversée gauche-droite comme un outil pour découvrir la capacité d’adaptation des humains à un environnement novateur dans le domaine auditif.

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Disclosures

L’auteur n’a rien à divulguer.

Acknowledgments

Ce travail a été partiellement soutenu par une subvention de la JSPS KAKENHI Grant nombre JP17K00209. L’auteur remercie Takayuki Hoshino et Kazuhiro Shigeta pour l’assistance technique.

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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Comportement numéro 140 Pseudophone Adaptation auditive adaptabilité environnementale Coordination motrice-auditif intégration multisensorielle plasticité neuronale environnement inhabituel localisation sonore appareils portables Perception et comportement Neuro-imagerie
Une méthode pour étudier l’Adaptation de gauche droite inversé Audition
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Aoyama, A. A Method to Study… More

Aoyama, A. A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition. J. Vis. Exp. (140), e56808, doi:10.3791/56808 (2018).

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