用于评估普通人群感知与感觉运动时序能力的行为任务即， 非音乐家）的实验结果。通过手指敲击与听觉刺激节拍的同步性以及对节奏不规则性的检测，可为揭示节奏障碍提供一种方法。
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方法文章
揭示节拍失聪：通过同步手指敲击与感知计时任务检测节奏障碍 同步手指敲击，感知计时任务，节拍感知，节奏障碍，听觉-运动同步，节拍失聪，神经认知评估，音乐认知，时间感知，运动协调
本文内容
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摘要
摘要
用于评估普通人群感知与感觉运动时序能力的一套行为任务即， 非音乐家）在此被呈现，旨在揭示节奏障碍（如节拍失聪）。节拍失聪的特征是对听觉节奏模式中时长的感知能力较差，或在将身体运动与听觉节奏同步方面表现不佳。例如， 包括手指敲击与简单和复杂听觉刺激节拍的同步，以及检测同一刺激中嵌入的节奏不规则性（非等时性检测任务）。这些易于实施的测试涵盖了不同条件下对感知和感觉运动计时能力的评估。例如， 节拍速率和听觉材料类型）均基于相同的听觉刺激，从简单的节拍器到复杂的音乐片段不等。同步敲击数据的分析采用圆形统计学方法，可提供可靠的同步准确性度量例如， 敲击时间与节律刺激时间之间的差异）以及一致性。针对敲击数据的圆形统计学分析特别适用于检测普通人群中的个体差异。同步敲击与非等时性检测是识别节奏障碍特征的敏感指标，已成功用于发现感知计时功能保留但同步能力较差的案例。这种对感知和感觉运动计时能力的系统性评估可拓展应用于脑损伤患者及神经退行性疾病人群（例如， 帕金森病）和发育障碍（例如， 注意缺陷多动障碍
引言
人类在处理环境中发生事件的持续时间方面具有极高的效率1。特别是感知音乐节拍或时钟规律滴答声的能力，以及随之运动的能力（例如，在舞蹈或同步化体育活动中），在普通人群中十分普遍（即，未接受过音乐训练的个体）2,3。这些能力依赖于一个复杂的神经网络，涉及大脑皮层区域（例如，前运动皮层和辅助运动区）以及皮层下结构，如基底神经节和小脑4-7。
该网络的破坏以及由此导致的时间信息处理能力下降，可能由脑损伤8-10或神经元退行性变引起，这在帕金森病患者中已有观察报道11。然而，即使在没有脑损伤的健康个体中，也可能出现对时间间隔感知能力差以及与音乐节拍同步困难的现象。尽管大多数人能够感知听觉节奏并使动作与节拍同步（例如，在音乐中），但仍存在显著的例外情况。一些个体在将身体运动或手指敲击与音乐节拍同步方面存在严重困难，并表现出节拍感知障碍，难以区分音符时长不同的旋律。这种状况被称为“节拍失聪”或“节奏障碍”2,12-14。例如，最近一项研究13描述了节拍失聪的案例，报道了一位名为Mathieu的患者。Mathieu在跟随节奏性歌曲（例如，一首梅伦格舞曲）的节拍进行弹跳时表现得极不准确。虽然他对简单的等时序列声音（例如，节拍器）仍能实现同....
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方案
1. 同步任务
- 仪器准备：
- 通过标准 MIDI 接口将常规 MIDI 打击乐器连接到计算机。
注意：数据采集通过MIDI电子打击乐器实现。该设备可捕捉运动同步任务中手指敲击的精确时间。 - 打开用于刺激呈现和反应记录的专用软件。
注意：同步任务采用标准软件实现，用于呈现音频材料并记录来自数字MIDI乐器（精度为1毫秒）的数据。
- 通过标准 MIDI 接口将常规 MIDI 打击乐器连接到计算机。
- 声音材料与实验步骤：
- 在软件界面中，从三种可选刺激中选择用于同步任务的节律刺激：等时序列、音乐，以及从音乐刺激的波形包络提取得到的振幅调制噪声。
注意：等时序列由96个等时间隔呈现的音调组成（持续时间 = 30毫秒）。音乐刺激为计算机生成的钢琴版本，选自约翰·施特劳斯《拉德茨基进行曲》（作品228）片段，包含96个节拍（节拍 = 四分音符）。三种刺激材料的节选片段已提供作为 附加材料 对此稿件。 - 根据软件界面提示，为所选的节律刺激选择适当的节奏（450、600 或 750 毫秒的刺激 onset 间期（IOI）/节拍间期（IBI））。确保通过耳机传递的刺激音量适中、舒适。
- 让受试者坐在安静的房间内，面对计算机显示器。
- 要求受试者使用其惯用手的食指，在听到等时序音调或更复杂的刺激（如音乐或噪音）的节拍时，同步敲击MIDI打击乐器....
- 在软件界面中，从三种可选刺激中选择用于同步任务的节律刺激：等时序列、音乐，以及从音乐刺激的波形包络提取得到的振幅调制噪声。
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结果
上述任务已成功用于表征无音乐训练个体的节拍感知能力2,34-36。在一项近期关于节拍感知障碍的代表性研究中2，研究人员使用两种简单的同步任务对99名非音乐专业人员（大学生）进行了筛选。参与者需在自选速度下（刺激间时间间隔/节拍间隔为600毫秒）将手指敲击与等时序列和音乐片段进行同步。其中10名参与者在至少一种刺激条件下的同步表现明显较差，被归类为“同步能力差者”。这些参与者的同步准确性偏离筛选组平均值超过2个标准差，同步一致性低于组平均值2个标准差。研究人员将他们与另外23名对照参与者进行比较，后者是从在初筛任务中未表现出同步困难的学生中随机选出的。同步能力差者与对照组均接受了本文所述的同步任务和节奏感知任务的全面测试。各任务及刺激的呈现顺序在参与者之间进行了平衡设计。
在同步任务中收集的敲击时间序列用于计算节奏同步能力较差者与对照组在不同节拍刺激以及不同刺激间间隔（IOI/IBI）条件下的同步准确性和一致性。其准确性和一致性的平均结果分别如图2和图3所示。这些数据表明，.......
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讨论
本方法的目的是提供一系列任务和分析策略，用于表征大多数个体的时序能力，并检测节拍感知障碍或同步能力较差的个体。该实验方案的关键步骤包括：1）设置用于呈现刺激、采集手指敲击数据及受试者反应的仪器；2）通过两组任务（同步任务和节奏感知任务）进行数据采集；3）使用圆形统计学方法分析同步数据和节奏感知数据；4）对个体结果进行评估。这些步骤可由经过培训的实验人员轻松完成。数据分析通过Matlab软件实现，依据本方案中描述的步骤进行。正确解读同步结果需要具备圆形统计学的基础知识。
与现有文献中的方法相比，本方法具有若干优势1,27,46。首先，该方法通过涉及感知与动作的任务，并使用可比较的刺激材料来检验时间处理能力。在以往大多数研究中，感觉运动同步与持续时间感知通常采用多种不同任务分别独立地进行研究1,27。然而，已有迹象表明，在脑损伤患者8或节律失聪个体2中，时间信息处理中的感知与动作可能存在分离现象，这一点在音高处理中已有先例17,22-25。因此，使用一组能够揭示此类分离现象的任.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究得到了欧洲委员会授予 SDB 的国际回归资助（编号 14847）以及波兰国家科学中心授予 JS 的资助（决定编号 Dec-2011/01/N/HS6/04092）的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Matlab | Mathworks | 用于数值计算、可视化和编程的高级语言与交互式环境 | |
| MAX MSP | Cycling '74 | 用于从MIDI控制的接口采集数据以及呈现刺激的软件 | |
| Presentation | Neurobehavioral Systems | 用于开展实验心理学研究的软件，支持精确计时的刺激呈现及行为反应采集 | |
| Roland HPD-10 | Roland | 手控打击垫（MIDI乐器） | |
| EDIROL FA-66 | Roland | 将MIDI乐器连接至计算机的MIDI接口 |
参考文献
- Grondin, S. The Psychology of Time. , Emerald, West Yorkshire. (2008).
- Sowiński, J., Dalla Bella, S. Poor synchronization to the beat may result from deficient auditory-motor mapping. Neuropsychologia. 51 (10), 1952-1963 (2013).
- Repp, B. H.
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重印与许可
勘误
Formal Correction: Erratum: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks
Posted by JoVE Editors on 9/01/2016. 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.
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