本研究提出了一种利用神经影像学方法研究仅通过可穿戴设备实现左右反转听觉适应的实验方案，该方法可作为揭示人类在听觉领域对新环境适应能力的有效工具。
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本文内容
摘要
摘要
一种非寻常的感官空间是揭示人类对新环境适应机制的有效工具之一。尽管以往大多数研究采用带棱镜的特殊眼镜来实现视觉领域的非寻常空间，但针对非寻常听觉空间适应性的研究方法尚未完全建立。本研究提出了一种新方案，仅使用可穿戴设备构建、验证并使用左右反转的立体声系统，结合神经影像技术研究个体对左右反转听觉的适应性。尽管目前尚未实现个体化声学特征的定制，且存在轻微的未反转声音串扰且较难控制，但所构建的装置在360°声源定位任务中表现出高性能，并能较好地耦合听觉特性且延迟极小。此外，该装置外观类似于便携式音乐播放器，可使受试者在日常生活中保持专注，不易引起他人好奇或注意。由于在知觉、行为和神经层面均成功检测到了适应效应，因此可以认为，该方案为研究左右反转听觉的适应性提供了有前景的方法，是揭示人类在听觉领域对新环境适应能力的有效工具。
引言
适应新环境是人类在各种情况下稳健生存的基本功能之一。研究人类环境适应机制的一个有效工具是通过仪器人为制造的异常感觉空间。在以往大多数相关研究中，通常使用带有棱镜的特殊眼镜来实现左右反转的视觉。1,2,3,4,5 或上下颠倒的视觉6,7此外，暴露于此类视觉刺激数天至一个多月后，可观察到感知和行为上的适应现象。1,2,3,4,5,6,7 (例如骑自行车的能力2,<....
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方案
本文所述所有方法均已获得东京电机大学伦理委员会的批准。在向每位参与者详细说明实验方案后，均获得了其知情同意书。
1. 左右反转听觉系统的设置
- 无受试者时的反向听觉系统设置
- 准备一台线性脉冲编码调制（LPCM）录音机、双耳麦克风和双耳入耳式耳机。
- 将麦克风的左、右声道线路交叉连接至LPCM录音机，使左右反转的模拟声音信号被数字化。此外，将耳机的左、右声道线路直接连接至录音机，以便立即播放经过反转的数字信号。
注意：若使用双耳麦克风-耳机组合设备作为双耳耳机时，应避免使用耳机部分，以减少声音通过麦克风部分泄漏造成的串扰。 - 将每侧耳朵对应的麦克风和耳机本体放在一起，并用隔音材料进行轻微隔离，同时使用专用防风罩覆盖麦克风，以抑制风噪。
- 向LPCM录音机中插入可充电电池和大容量高速存储卡，并打开电源。正确设置录音参数，使声音信号以96 kHz采样率、24位深度的LPCM格式记录在存储卡上。
- 将系统主机放入一个口袋大小的包中。
- 有受试者时的反向听觉系统设置
- 指导受试者将反向听觉系统的耳机紧密插入外耳道。
- 断开左、右麦克风的线路连接，将优势耳一侧的麦克风线路直接连接至录音机。
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结果
此处展示的代表性结果基于 Aoyama 和 Kuriki15 的研究。本方案实现了具有高时空精度的左右反转听觉效果。图1 显示了六名参与者在佩戴左右反转听觉系统之前和之后立即进行的360°方向范围内的声源定位结果（以余弦相似性表示，图1A）。如图1B所示，在正常条件下的感知角度与物理角度高度相关（正相关，校正后R2 = 0.99）。在反转条件下，感知角度与物理角度也表现出良好的相关性（负相关，校正后R2 = 0.96；另见 Aoyama 和 Kuriki15 中的图4），尽管存在轻微的逆时针方向感知偏差，尤其是来自右前和左后方向的声音。值得注意的是，如
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讨论
本方案旨在建立一种研究人类对左右反转听觉适应的方法，以有效揭示人类对新型听觉环境的适应能力。代表性结果表明，所构建的装置实现了高时空精度的左右反转听觉。尽管以往用于听觉反转的装置11,12,13,14在前方听觉区域大多可靠，但本方案在结合听觉特性的360º声源定位中表现出优异性能。此外，系统电路径中可能存在的2 ms延迟在其他电子装置中从未被评估过13,14，但由于人类听觉的时间敏锐度22，该延迟可忽略不计。与以往使用弯曲号角11,12、外形奇特且佩戴不适的传统装置不同，本方案所用的听觉反转系统外观类似便.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作部分由日本学术振兴会（JSPS）科研费资助项目编号JP17K00209资助。作者感谢Takayuki Hoshino和Kazuhiro Shigeta提供的技术协助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 线性脉冲编码调制录音机 | Sony | PCM-M10 | |
| 双耳麦克风 | Roland | CS-10EM | |
| 双耳入耳式耳机 | Etymotic Research | ER-4B | |
| 数字角度测角仪 | Wenzhou Sanhe Measuring Instrument | 5422-200 | |
| 平面波扬声器 | Alphagreen | SS-2101 | |
| 摄像机 | Sony | HDR-CX560 | |
| MATLAB | Mathworks | R2012a, R2015a | R2012a 用于刺激呈现，R2015a 用于数据分析 |
| 心理物理学工具箱 | Free | 版本 3 | http://psychtoolbox.org |
| 插入式耳机 | Etymotic Research | ER-2 | |
| 脑磁图系统 | Neuromag | Neuromag-122 TM | |
| 脑电图系统 | Brain Products | acti64CHamp | |
| MNE | Free | MNE 软件版本 2.7, MNE 0.13 | https://martinos.org/mne/stable/index.html |
| 多元格兰杰因果性工具箱 | Free | mvgc_v1.0 | http://www.sussex.ac.uk/sackler/mvgc/ |
参考文献
- Sugita, Y. Visual evoked potentials of adaptation to left-right reversed vision. Perceptual and Motor Skills. 79 (2), 1047-1054 (1994).
- Sekiyama, K., Miyauchi, S., Imaruoka, T., Egusa, H., Tashiro, T. Body image as a visuomotor transformation device ....
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重印与许可
