子音と睡眠不足の声調発声に伴う脳活動のfMRIマッピング

この方法論の全体的な目標は、機能的磁気共鳴画像法を使用して、子音と不協和音の音程の発声生産に関連する神経活性化を監視することです。この方法は、聴覚認知神経科学の分野における重要な疑問、例えば、子音と不協和音の音程を歌うときに、聴覚運動系と感覚運動系からの外部フィードバックの統合がどのように異なるのか、という疑問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、運動系と聴覚系の両方の活動を追跡すると同時に、歌唱中の声の精度の測定値を得るように設計

一般に、この方法に不慣れな人は、スキャナー全体が非常にノイズが多いため、スキャナー内から一部のトーンを忠実に録音するのが難しいため、苦労します。その手順を実演するのは、私の研究室の大学院生であるLucero Pachecoです。G4からG6までの2オクターブにわたる純音の生成を開始するには、サウンド編集ソフトウェアで新しいプロジェクトフォルダを開きます。

次に、生成メニューでトーンを選択します。表示されるウィンドウで、正弦波、振幅 0.8、デュレーション 1 秒を選択します。目的の音に対応する周波数の値を入力し、[OK]ボタンをクリックします。

ファイルメニューで「エクスポート」を選択します。開いたウィンドウで、オーディオファイルの名前を入力し、目的のファイルタイプとしてwavを選択します。「保存」をクリックします。

次に、G 4 から G 6 までの範囲で 2 つの子音と 2 つの不協和音の音程に対応する音符のすべての可能な組み合わせを生成します。これを行うには、各間隔で新しいプロジェクトを開き、ファイルメニューの下にある[オーディオのインポート]を選択して、連結する2つのwavファイルをインポートします。2 番目のトーンの任意の点にカーソルを置き、クリックして選択します。

編集メニューの下にある[すべて選択]をクリックします。同じメニューで[コピー]をクリックします。次に、最初のトーンの任意の点にカーソルを置き、クリックします。

編集メニューで、「カーソルをトラックエンドに移動」をクリックし、同じメニューの下の「貼り付け」をクリックします。最後に、ファイルメニューの下でエクスポートを選択します。開いたウィンドウで、オーディオファイルの名前を入力し、目的のファイルタイプとしてwavを選択します。

「保存」をクリックします。まず、参加者にノートパソコンの前に座ってもらい、付属のヘッドホンを装着してもらいます。参加者にとって快適なサウンドレベルであることを確認してください。

行動研究ソフトウェアを使用して、以前に作成した2つのタスクをe-runで開きます。表示されるウィンドウで、セッションとサブジェクト番号を入力し、[OK]をクリックします。次に、2つの代替力選択タスクについて、コンピューターキーボードのcを押すと子音、dを不協和音に押して、聞こえる音程が子音か不協和音かを特定するように参加者に依頼します。

次に、4つの代替力選択課題では、参加者にコンピューターのキーボードの数字4、5、7、8を押して自分で間隔を特定させ、拡張された4分の1の間隔を特定します。パーフェクトな5度。メジャーセブンス。

そしてそれぞれオクターブ。最後に、各タスクの最後に[OK]を押して、各参加者の結果を自動的に保存します。まず、非磁性型のMR対応ヘッドセットをラップトップに接続し、参加者にとって快適なサウンドレベルを確保します。

次に、小型のコンデンサーマイクをオーディオインターフェイスに接続し、シールド付きのツイストトリプレットケーブルを使用してラップトップに接続します。マイクの周波数応答を確認するには、サウンド編集ソフトウェアで新しいプロジェクトを開始し、入力デバイスとしてコンデンサーマイクを選択します。次に、10 秒の持続時間で 440 ヘルツのテスト トーンを生成します。

トーンが生成されたら、音声再生ソフトウェアを使用して再生を押し、ヘッドホンを介してテストトーンを2つの場所に送信します。ヘッドレストの内側とコントロールルームのスキャナーの外側にあり、いずれの場合もマイクがヘッドセットの側面の間に配置されています。次に、音声編集ソフトの録音を押して、各場所でテストトーンの約1秒間を録音します。

次に、各ケースの解析メニューからプロットスペクトルを選択し、各場所で受信した信号の基本周波数が440ヘルツであることを確認して、スキャナーの内部と外部の両方でマイクの応答をテストトーンと比較します。最後に、コンデンサーマイクを参加者の喉頭のすぐ下にテープで固定し、ヘッドセットを装着してもらいます。次に、参加者を磁気共鳴スキャナーに入れます。

まず、磁気共鳴ユーザーインターフェイスMRUIソフトウェアパッケージを開きます。MRUIソフトウェア内で、画面上のメニューから患者オプションを選択します。参加者の名前、年齢、体重を入力します。

次に、試験ボタンをクリックします。まず、利用可能なオプションから頭を選択し、次に脳を選択します。次に、3Dを選択し、次にT1アイソメトリックを選択し、関連するパラメーターに次の値を入力します:繰り返し時間は10.2ミリ秒、エコー時間は4.2ミリ秒、反転角度は90度、ボクセルサイズは1つずつ1ミリメートルの立方体に等しくなります。

次に、プログラムをクリックし、次のように関連パラメータの値を使用して、機能的なT2スター加重全頭スキャンの取得を開始します:TEは40ミリ秒、TRは3秒、視野は256ミリメートルの2乗、フリップ角度は90度、マトリックス寸法は64×64、TRの遅延は7秒です。この場合、TR は取得が行われた合計時間であることに注意してください。ダミー・オプションを使用して 5 つのボリュームを取得し、ボリュームの合計数に 55 の値を入力します。

「コピー」をクリックして、このシーケンスのコピーを作成します。カーソルをシーケンスのリストの一番下に置き、[貼り付け] を 2 回クリックして、3 つの連続するスパース サンプリング シーケンスを設定します。次に、[開始]をクリックして、T1加重解剖学的容積取得を開始します。

最後に、参加者に3つのランを提示します。スキャナートリガーボックスを使用して、実行の開始をスキャナーによる取得と同期し、セッション番号を使用して各実行を区別します。次に、各実行の結果を保存します。

この研究では、歌唱ネットワークを構成することが知られている領域における歌唱中の神経活動が同定され、これは先行文献で報告されているものと一致しています。二元反復測定分散分析の結果は、子音間隔とは対照的に不協和音の歌唱から生じるコントラストについて、右一次体性感覚皮質、右一次聴覚皮質、左中脳、右後島、左扁桃体、および左被殻で活性化の増加が観察されたことを示しました。一度習得すれば、このテクニックは科目ごとに4時間で行うことができます。

行動テスト、fMRIセッション、データ解析などを考慮して適切に実施されているかどうか。この手順を試行する際は、録音機器が正しく機能していることを確認し、アーティファクトを避けるために頭をできるだけ動かさずにハミングして歌うように参加者に明確に指示することを忘れないでください。この手順は、バイナリ条件間の脳の活性化の違いを追跡するために使用され、例えば、歌の広い間隔と狭い間隔の違いを研究するために、方法の修正版を実行することができる。

各開発の後、fMRI技術は、聴覚神経科学の分野の研究者が聴覚と発声に関連する神経メカニズムを探求するための道を開きます。このビデオを見た後、fMRIを使用して歌唱中の運動系と聴覚系の両方の活動を監視する方法を理解し、発声の神経相関を研究する方法を理解できるはずです。磁気共鳴スキャナーでの作業は非常に危険である可能性があるため、金属物体をスキャナーから遠ざけるために常に細心の注意を払う必要があることを忘れないでください。