Ein Leichtes, Kopfhörer-basierte System zur Manipulation Auditory Feedback in Songbirds

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, einen leichten Kopfhörer zu bauen, mit dem die auditive Rückkopplung eines vokalisierenden Singvogels manipuliert werden kann. Dies wird erreicht, indem zunächst die Komponenten hergestellt werden, aus denen der Rahmen für den Kopfhörer besteht. Der zweite Schritt besteht darin, den Kopfhörerrahmen zusammenzubauen und am Kopf des Vogels zu befestigen.

Als nächstes wird der Rahmen entfernt und mit Miniaturlautsprechern und einem Miniaturmikrofon ausgestattet, mit dem die Systemleistung überwacht wird. Der letzte Schritt besteht darin, die Kopfhörer wieder anzubringen und die Online-Klangverarbeitungshardware zu verwenden, um das auditive Feedback während des Singens zu stören. Letztendlich ermöglicht dieses virtuelle auditive Feedback-System die Untersuchung, wie das Gehirn sensorisches Feedback nutzt, um das Stimmverhalten zu optimieren.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber anderen Methoden zur Steigerung der stimmlichen Plastizität wie ohrenbetäubende oder auf Verstärkung basierende Techniken besteht darin, dass dieses Paradigma die Fehlerkorrektur auflistet, indem es einen naturalistischen Stimmfehler nachahmt und es dem Düsteren ermöglicht, eine korrigierende Reaktion zu erzeugen. Obwohl diese Methode für den Einsatz beim Bengalfink entwickelt wurde, kann sie auf jedes Tier angewendet werden, das auditives Feedback zur Regulierung des Stimmverhaltens verwendet. Um mit der Herstellung des Kopfhörerrahmens zu beginnen, schneiden Sie Kohlefaserkomponenten für die Querstange und die Ohrhörer zu.

Zuerst wird mit der Trennscheibe eines Dremel-Werkzeugs eine Querstange aus drei Zentimetern eines ein mal drei Millimeter großen Kohlefaserstreifens vorbereitet. Bereiten Sie dann vertikale Streben aus 1,5 Zentimetern eines ein mal drei Millimeter großen Kohlefaserstreifens vor. Bereiten Sie zum Schluss zwei Ohrhörer aus einem Kohlefaserzylinder mit einem Innendurchmesser von vier Millimetern und einem Außendurchmesser von sechs Millimetern vor.

Da die Kopfhörerkomponenten sehr klein sind, werden sie in der Regel unter dem Mikroskop zusammengebaut und gelötet. Montieren Sie die Querstange, indem Sie mit einem Bohrer mit einem Bohrer mit einem Durchmesser von 1,4 Millimetern zwei kleine Löcher im Abstand von 4,5 Millimetern in die Mitte der Querstange bohren. Die Löcher sollten gerade groß genug sein, um eine Schraube mit der Nummer 80 aufzunehmen.

Stecken Sie 2 0 80 Schrauben durch die Löcher und befestigen Sie die Sechskantmuttern. Schneiden Sie dann zwei sechs Millimeter lange Streifen einer Spritzennadel mit kleinem Durchmesser ab und ritzen Sie mit einer Zange für eine bessere Epoxid-Haftung. Drehen Sie die Querstange um, so dass die Sechskantmuttern oben aufliegen, um zu verhindern, dass Epoxidharz die Spitze der Schrauben an die Sechskantmuttern klebt, geben Sie einen Tropfen Mineralöl auf die Spitze jeder Schraube.

Ein kritischer Aspekt dieses Verfahrens ist die Minimierung des Gesamtgewichts des Kopfhörers. Dies kann erreicht werden, indem so wenig Epoxidharz und Acryl wie möglich verwendet werden. Legen Sie die beiden Nadelsegmente auf die Sechskantmuttern, epoxidieren Sie die Sechskantmuttern aneinander und an die Nadelsegmente, die beide abdecken.

Nachdem das Epoxidharz vollständig ausgehärtet ist, entfernen Sie beide Schrauben nach der Herstellung von Schaumstoffringen, wie im schriftlichen Protokoll beschrieben. Zu diesem Video montieren Sie die Ohrhörer, indem Sie die vertikalen Streben an die vier Millimeter lange Kohlefaserflasche kleben. Wenn das Epoxidharz ausgehärtet ist, verwenden Sie eine kleine Menge Epoxidharz, um den Schaumstoffring an das Ende des Zylinders zu kleben.

Der Schaumstoffring liegt am Kopf des Vogels an. In dieser Demonstration wird die Befestigung der Kopfhörer an einem Schnuller gezeigt, ohne dass ein echter Vogel operiert wird. Bei der Durchführung der Operation ist der erste Schritt die Betäubung des Vogels, wie im schriftlichen Verfahren beschrieben, das Platzieren des Vogels in den vorbereiteten Stereoangriffen und ein fünf bis 10 Millimeter großer Schnitt in der Kopfhaut.

Der Schnitt sollte entlang der Mittellinie verlaufen und sich von 0,2 Millimetern vor dem Ansatz der Nackenmuskulatur an der Rückseite des Schädels nach vorne erstrecken. Nachdem Sie den freiliegenden Schädel mit 70% Ethanol abgerieben haben, um die Knochenoberfläche zu trocknen, verwenden Sie einen Krokodilklemmenhalter, um die Querstange so zu platzieren, dass die Epoxidharz mit Sechskantmuttern bedeckt ist. Lege dich auf die Oberseite des Schädels, hebe die Querstange leicht an und klebe die Sechskantmuttern auf den Schädel.

Achten Sie darauf, dass der Kleber nur die Sechskantmuttern und nicht die Querstange selbst berührt. Auf diese Weise können Sie die Kopfhörer entfernen, indem Sie die Schrauben entfernen, sodass nur die Sechskantmuttern dauerhaft am Kopf befestigt sind, wie hier gezeigt, um die Ohrhörer zu befestigen, schieben Sie sie entlang der Ohrstangen, bis die Schaumstoffpolster am Kopf des Vogels anliegen. Verwenden Sie Krokodilklemmen an den Ohrstangen, um die Schaumstoffpolster fest gegen den Kopf des Vogels zu drücken.

Dies ist wichtig, um eine gute akustische Abdichtung zu erhalten. Drehen Sie die Ohrhörer so, dass die vertikalen Stifte die Rückseite der Querstange berühren, lassen Sie Platz für die Buchse der Verbindungsleiste vor dem Stift, kleben Sie die Stifte mit Epoxidharz oder Acryl auf die Querstange und lassen Sie dann 24 Stunden warten, bis das Epoxidharz oder Acryl vollständig ausgehärtet ist und sich der Vogel erholt hat. Untersuchen Sie nach 24 Stunden die Rahmen, um sicherzustellen, dass die Schaumstoffpolster eine dichte Abdichtung um die Gehörgänge bilden.

Wenn die Dichtung locker ist, können die Schaumstoffpolster entfernt und durch größere ersetzt werden. Um die akustische Abdichtung zu verbessern, entfernen Sie vorsichtig die Schrauben mit einem 0,05-Zoll-Sechskantschlüssel und entfernen Sie die zusammengebauten Kopfhörer. Rahmen vom Vogel zur Herstellung der Lautsprecheradapter.

Führen Sie eine Pipettenspitze mit einer Länge von 5,2 Zentimetern und einem Durchmesser, der sich von fünf Millimetern auf einen Millimeter verjüngt, in ein Reststück Kohlefaserzylinder ein. Schneiden Sie dann die Pipettenspitze einen Millimeter über das Ende des Zylinders hinaus. Entfernen Sie die Spitze vom Zylinder und schneiden Sie sie so ab, dass die Gesamtlänge des Adapters drei Millimeter beträgt.

Schließen Sie als Nächstes die Lautsprecher an, indem Sie fünf Zentimeter langen isolierten 36-Gauge-Draht an die Plus- und Minuspole beider Lautsprecher löten. Für die Montage der Lautsprechermikrofonkomponente ep einen Streifen elektrisch isolierendes Klebeband an einer Seite eines Lautsprechers und Epoxidharz für das Kopfhörermikrofon auf dem Band, löten Sie das Erdungskabel vom Mikrofon zum Minuspol am Lautsprecher. Epoxidharz stecken Sie dann sowohl den Lautsprecher als auch die Lautsprechermikrofonkomponente in das breitere Ende jedes Adapters.

Sowohl der Lautsprecher- als auch der Mikrofonanschluss passen gerade noch in die Pipette. Stellen Sie sicher, dass keiner der Anschlüsse mit Epoxidharz bedeckt ist. Setzen Sie die Adapter vorsichtig in die Ohrhörer ein.

Kleben Sie jeden Adapter mit einem kleinen Tropfen Epoxidharz auf den Ohrhörer. Um die Steckerleiste herzustellen, schneiden Sie ein Segment der Steckerleistenbuchse ab, das aus vier Anschlüssen besteht, und platzieren Sie eine Referenzmarkierung an einer Ecke der Steckdose. Positionieren Sie die Anschlussleiste in der Nähe eines der vertikalen Stifte, löten Sie die Lautsprecher- und Mikrofonkabel an die Stifte.

Verwenden Sie ein ome, um den Stecker auf Kurzschlüsse zu prüfen, ihn abzuisolieren und gegebenenfalls mit Epoxidharz zu reparieren. Sie auf den Kopfhörerrahmen, um den akustischen Input zu sammeln, zu filtern, zu verschieben und zu verstärken. Hängen Sie zunächst ein omnidirektionales Kondensatormikrofon direkt über den Käfig des Vogels.

Vorverstärker und Tiefpass. Filtern Sie dieses Signal und geben Sie es in den Harmonisator ein. Verwenden Sie das Pit-Shifter-Modul am Harmonizer, um ein verschobenes akustisches Signal zu erzeugen.

Verstärken Sie dieses Signal und leiten Sie es über den Kommutator und das flexible Kabel zum Pluskanal des Lautsprecherkopfhörers. Versorgen Sie als Nächstes das Mikrofon des Telefons mit Strom, indem Sie eine Neun-Volt-Batterie an der Wand des Vogelresonanzkörpers anbringen. Verbinden Sie den Pluspol der Batterie über den Kommutator und das flexible Kabel mit dem V-Kanal und verbinden Sie den Minuspol der Batterie mit einer gemeinsamen Masse an der Signalverarbeitungsanlage.

Verbinden Sie diese gemeinsame Masse mit der Mikrofonmasse des Lautsprechers und des Telefons. Zur Kalibrierung der Feedback-Verstärkung. Befestigen Sie den fertigen Kopfhörer mit den Sechskantmuttern am Vogelkopf mit Null 80 Schrauben.

Wenn der Vogel zu singen beginnt, zeichnen Sie drei Datenkanäle auf, darunter Käfig, Mikrofon, unverschobenes Signal und Mikrofon des Telefons, wie im Schaltplan gezeigt, der im schriftlichen Protokoll zu finden ist. Untersuchen Sie in diesem Video den Ton, der vom Mikrofon des Telefons aufgenommen wurde. Dieser Kanal zeichnet die Überlagerung des virtuellen Feedbacks, das über den Kopfhörerlautsprecher abgespielt wird, und des tatsächlichen Gesangs des Vogels auf, der direkt in den Kopfhörerrahmen eindringt.

Passen Sie die Amplitudeneinstellung des Lautsprecherverstärkers so an, dass die virtuelle akustische Rückkopplung 15 bis 20 Dezibel lauter ist als das direkte Lecksignal. Überwachen Sie die Systemleistung, indem Sie die Kopfhörer zweimal täglich überprüfen, um sicherzustellen, dass sowohl die Lautsprecher als auch das Mikrofon ordnungsgemäß funktionieren. Gezeigt. Hier ist ein Beispiel für ein gut kalibriertes System, bei dem das vom Kopfhörermikrofon aufgezeichnete Signal vom tonhöhenverschobenen Signal und nicht vom direkten Lecksignal dominiert wird.

Hier wird das Signal, das zu dem Zeitpunkt, der durch die vertikale rote Linie im Spektrogramm angezeigt wird, über das Kopfhörermikrofon aufgezeichnet wird, durch das Tonhöhenverschobene Signal dominiert, das durch das rote Diagramm im Leistungsspektrum dargestellt wird. Dies steht im Gegensatz zur natürlichen Lautäußerung des Vogels, die durch das schwarze Diagramm im Leistungsspektrum dargestellt wird. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Schall, der das Ohr des Vogels erreicht, von der verschobenen Rückkopplung dominiert wird: Hier wird ein repräsentatives Experiment gezeigt, das an einem erwachsenen Bengalfink durchgeführt wurde.

Das Kopfhörersystem wurde verwendet, um das auditive Feedback 16 Tage lang um einen Halbton zu erhöhen. Diese Manipulation führte zu einer allmählichen Verkleinerung der Tonhöhe aller sieben Songsilben. Diese Veränderung des vokalmotorischen Programms führte zu einer Verringerung des Hörfehlers, den der Vogel erlebte, was zeigt, dass der Vogel auf auditives Feedback angewiesen ist, um offensichtliche Stimmfehler zu korrigieren.

Als die Tonhöhenverschiebung nach Tag 16 entfernt wurde, kehrte die Tonhöhe des Gesangs schließlich zur Grundlinie zurück. Diese Daten sind insofern typisch, als sie eine unvollständige Anpassung widerspiegeln. Obwohl die Tonhöhe der auditiven Rückkopplung um 1,0 Halbtöne verschoben war, veränderte der Vogel die Tonhöhe seines Gesangs nur um etwa 0,4 Halbtöne über alle Arten und Systeme hinweg.

Adaption ist die Norm, wenn virtuelles Feedback verwendet wird, um eine einzelne sensorische Modalität zu stören, und spiegelt im gegenwärtigen Paradigma wahrscheinlich eine teilweise Abhängigkeit von nicht auditiven auditiven auditiven Signalen wider. Als Singvögel bewerten sie ihre fortlaufende Stimmleistung. Einmal gemastert, können die Kopfhörer in zwei Werktagen zusammengebaut und angebracht werden.

Auch hier ist es wichtig, daran zu denken, so wenig Epoxidharz oder Acryl wie möglich zu verwenden, um das Gesamtgewicht des Kopfhörers zu minimieren.