Odkrywanie głuchoty rytmu: wykrywanie zaburzeń rytmu za pomocą zsynchronizowanych zadań stukania palcami i percepcyjnego pomiaru czasu
16 marca 2015
Zadania behawioralne, które pozwalają na ocenę zdolności percepcyjnych i sensomotorycznych w populacji ogólnej (tj. nie-muzykach) są przedstawione. Synchronizacja stukania palcami w rytm bodźców słuchowych i wykrywanie nieprawidłowości rytmicznych pozwala na wykrycie zaburzeń rytmu.
Protokół ten wyszczególnia podstawowe zadania, które można wykorzystać do wykrywania różnych profili zaburzeń czasowych, a także do odkrywania przypadków głuchoty rytmicznej lub słabej synchronizacji czuciowo-motorycznej w populacji ogólnej. Najpierw poproś uczestników, aby wykonali zadania synchronizacyjne za pomocą stukania palcami w rytm prostych i złożonych bodźców słuchowych. Następnie przeanalizuj dane synchronizacji za pomocą statystyki cyklicznej i zidentyfikuj przypadki słabej synchronizacji w odniesieniu do grupy normatywnej lub grupy kontrolnej.
Następnie poddaj uczestnika zadaniom percepcji rytmu, w których jest proszony o wykrycie odchyleń od rytmu w sekwencjach dźwięków synchronicznych lub we fragmentach muzycznych, przeanalizowanie danych z zadań percepcji rytmu, aby ocenić, czy uczestnik wykrył odchylenia od rytmu i porównanie wyników z grupą normatywną lub grupą kontrolną, aby odkryć przypadki słabej percepcji rytmu. Ostatecznie wyniki mogą zidentyfikować i scharakteryzować osoby z zaburzeniami czasu w populacji ogólnej za pomocą zadań synchronizacji i percepcji rytmu. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu neuronauk poznawczych czy rytmu, np. jakie mechanizmy są odpowiedzialne za postrzeganie rytmu lub poruszanie się w rytmie, jak w tańcu.
Tę procedurę zademonstruje mój doktorant Valenti. Podłącz standardowy instrument perkusyjny MIDI do komputera za pomocą konwencjonalnego interfejsu MIDI z interfejsu oprogramowania. Wybierz bodziec stymulacji dla zadania synchronizacji i wybierz odpowiednie tempo, czyli 400, 5600 lub 750 milisekund między tonami lub między uderzeniami złożonego bodźca.
Następnie upewnij się, że bodźce są dostarczane na wygodnym poziomie głośności przez słuchawki. Poproś uczestnika, aby stukał w instrument perkusyjny MIDI za pomocą palca wskazującego swojej dominującej ręki i w synchronizacji z tonami sekwencji asynchronicznej lub z rytmami muzycznymi w przypadku bardziej złożonych bodźców. Poinstruuj również uczestnika, aby stukał tak regularnie, jak to możliwe, bez zmiany częstotliwości stukania, jednocześnie synchronizując się z bodźcem stymulacyjnym.
Teraz rozpocznij prezentację bodźca i nagrywanie stuknięć po zaprezentowaniu ostatniego tonu lub uderzenia muzycznego. Zakończ nagrywanie stuknięć dla każdej próby stukania. Przedstaw stuknięcia jako kąty w okręgu jednostkowym w stosunku do czasu tonów lub uderzeń.
Kąty są używane do obliczania średniego wektora wynikowego. Uruchom funkcję ccue, aby obliczyć dokładność synchronizacji. Mianowicie kąt wektora mierzy średnio, jak daleko od bodźca stymulacyjnego uczestnik stuka jako argument za funkcją.
Podaj kąty wektora R w promieniowaniu. Następnie użyj funkcji testu cyrkulacji R, aby sprawdzić, czy rozkład kropek wokół okręgu jest losowy. Wprowadź kąty w promieniowaniu jako argument funkcji.
Następnie uruchom funkcję Cirque R, aby obliczyć spójność synchronizacji, a mianowicie długość wektora R jako zmienność rozbieżności między czasem stuknięć a bodźcami stymulacyjnymi. Ponownie podaj kąty w promieniowaniu jako argument dla funkcji, aby odkryć przypadki niskiej dokładności synchronizacji lub słabej spójności. Uruchom poprawiony test t zaimplementowany w programie komputerowym Inglis, korzystając z indywidualnych danych.
Wprowadzić średnią i odchylenie standardowe dokładności synchronizacji oraz wielkość próby grupy normatywnej lub kontrolnej. Podaj dokładność synchronizacji dla uczestnika, który ma być porównany z grupą normatywną lub kontrolną. Kliknij przycisk obliczeń, aby uzyskać wyniki poprawionego testu T.
Zwróć uwagę, czy uczestnik osiągnął znacznie gorsze wyniki niż grupa normatywna lub kontrolna. Wprowadzić średnią i odchylenie standardowe spójności synchronizacji oraz wielkość próby grupy normatywnej lub kontrolnej. Podaj również spójność synchronizacji dla uczestnika, który ma być porównany z grupą normatywną lub kontrolną.
Najpierw wybierz bodziec i wybierz odpowiednie tempo. Następnie upewnij się, że bodźce są dostarczane przez słuchawki na wygodnym poziomie głośności. Poinstruuj uczestnika, aby wysłuchał bodźca, a następnie ocenił po jego prezentacji, czy występuje zmiana w odstępie między bodźcami lub uderzeniami.
Zachęć uczestnika do zwrócenia uwagi na całą sekwencję. Teraz rozpocznij prezentację bodźca. Poproś uczestnika, aby odpowiedział, naciskając jeden z dwóch na klawiaturze komputera.
Po prezentacji bodźca policz reakcje, gdy zmiana obecna w bodźcu została prawidłowo wykryta. Oblicz współczynniki trafień. Policz liczbę odpowiedzi, gdy uczestnik zgłosił zmianę w odstępie między bodźcami lub uderzeniami, gdy nie było żadnej zmiany.
Obliczanie współczynnika fałszywych alarmów. Oblicz wskaźnik Z dla współczynnika trafień i współczynnika FA, a następnie oblicz różnicę DPR, aby ocenić poszczególne wyniki. Porównaj wyniki uczestnika z grupą normatywną lub kontrolną i zidentyfikuj przypadki słabej percepcji rytmu.
Wprowadzić średnią i odchylenie standardowe D Prime oraz wielkość próby grupy normatywnej lub kontrolnej. Podaj również wartość DPR dla uczestnika, który ma być porównany z grupą normatywną lub kontrolną. W niedawnym reprezentatywnym badaniu dotyczącym głuchoty beatowej, grupa 10 osób niebędących muzykami, które zdefiniowały słabe synchronizatory, wykazywały szczególnie słabą synchronizację z rytmem muzyki lub metronomu.
Dane te pokazały, że słabe synchronizatory nie różniły się od grupy 23 uczestników kontrolnych. Jeśli chodzi o dokładność, wszyscy uczestnicy przewidywali bodźce stymulacyjne podczas stukania w sekwencję asynchroniczną, zjawisko określane jako asynchroniczność średnio ujemna. W przeciwieństwie do tego, słabe synchronizatory były znacznie mniej spójne niż grupa kontrolna we wszystkich bodźcach i ioi.
Spójność synchronizacji Ibis jest bardzo wrażliwa na deficyty synchronizacji, a tym samym stanowi idealną miarę do odkrywania i charakteryzowania indywidualnych różnic, co ciekawe, w zadaniach percepcji rytmu. Zarówno słabe synchronizatory, jak i grupy kontrolne były podobnie dotknięte ilością zmian w sekwencji słuchowej zarówno w bodźcach synchronicznych, jak i w muzyce. Słabe synchronizatory nie działały gorzej niż sterowanie.
Analiza indywidualnych różnic w głuchocie lub słabej synchronizacji uderzeń ujawnia różne profile, jak widać. Słaba synchronizacja może, ale nie musi, wiązać się ze słabą percepcją rytmu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak mierzyć synchronizację motoryczną czujnika za pomocą zadań stukania i percepcji rytmu za pomocą zadań wykrywania aniny, jako sposób na odkrycie zaburzeń percepcji rytmu i synchronizacji oraz zidentyfikowanie indywidualnych różnic w danej populacji.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia zadania behawioralne zaprojektowane w celu oceny zdolności czasowych w zakresie percepcji oraz sensoromotoryki u osób niebędących muzykami. Zadania obejmują stukanie palcami w odpowiedzi na bodźce słuchowe oraz wykrywanie nieregularności rytmicznych, co może pomóc w identyfikacji zaburzeń rytmu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka poznawcza
- Ocena behawioralna
- Percepcja rytmu
Wprowadzenie
- Zaburzenia poczucia czasu mogą wpływać na zdolność osób do postrzegania bodźców rytmicznych i synchronizacji z nimi.
- Zrozumienie tych zaburzeń może dostarczyć wiedzy na temat mechanizmów poznawczych związanych z rytmem.
- Zadania zaprojektowane do oceny rytmu mogą pomóc w identyfikacji przypadków głuchoty na takt (beat deafness).
- Analiza synchronizacji i percepcji rytmu jest kluczowa dla charakterystyki zaburzeń poczucia czasu.
Cel badania
- Opracowanie zadań służących do wykrywania zaburzeń poczucia czasu w populacji ogólnej.
- Analiza danych dotyczących synchronizacji oraz zdolności percepcji rytmu.
- Porównanie wyników uczestników z grupą normatywną oraz grupą kontrolną.
Zastosowane metody
- Uczestnicy wykonują zadania synchronizacyjne polegające na stukaniu palcami.
- Dane są analizowane przy użyciu statystyki kołowej.
- Zadania dotyczące percepcji rytmu polegają na wykrywaniu odchyleń od beatu.
- Wyniki są porównywane z grupami normatywnymi i kontrolnymi.
Główne wyniki
- Identyfikacja osób z zaburzeniami synchronizacji i percepcji rytmu.
- Charakterystyka różnych profili zaburzeń poczucia czasu.
- Wgląd w mechanizmy poznawcze percepcji rytmu i synchronizacji.
- Potencjalne zastosowania w zrozumieniu funkcji poznawczych związanych z rytmem.
Wnioski
- Opracowane zadania pozwalają na skuteczną identyfikację zaburzeń czasowych u osób niebędących muzykami.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia mechanizmów percepcji rytmu.
- Metoda ta może być pomocna w przyszłych badaniach z zakresu neuronauki poznawczej.
Najczęściej Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ocena zdolności percepcyjnych oraz czasowania sensoryczno-motorycznego dostarcza behawioralnych ram wykrywania zaburzeń rytmicznych, takich jak głuchota na rytm, w populacjach osób niebędących muzykami. Podejście to wspiera walidację celów terapeutycznych, umożliwiając badanie mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw percepcji i synchronizacji rytmu. Metoda ta ma wartość prognostyczną w identyfikacji różnic indywidualnych, które mogą być pomocne w opracowywaniu przedklinicznych modeli schorzeń neurorozwojowych i neurodegeneracyjnych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie szlaków czasowych percepcyjnych i sensoryczno-motorycznych w celu wyjaśnienia hipotez biologicznych związanych z przetwarzaniem rytmu.
- Wartość operacyjna: Dostarcza mierzalnych wyników behawioralnych służących do oceny ryzyka w przypadku celów terapeutycznych zaangażowanych w przetwarzanie czasowe i koordynację ruchową.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Generuje zestandaryzowane i powtarzalne pomiary dokładności oraz spójności synchronizacji z wykorzystaniem statystyki kołowej.
- Wartość operacyjna: Wspiera przygotowanie testów poprzez łatwe do przeprowadzenia zadania, które można zastosować przy różnych bodźcach słuchowych i tempach rytmu.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Ułatwia dopasowanie biomarkerów translacyjnych poprzez powiązanie profili czasowych zachowań z potencjalnymi korelatami neuronalnymi w modelach chorób.
- Wartość operacyjna: Zapewnia ciągłość od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną w populacjach z chorobą Parkinsona, ADHD lub urazami mózgu.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z wczesnymi etapami procesów odkrywania leków, zapewniając fenotypowanie behawioralne, które pozwala ocenić wiarygodność celu terapeutycznego oraz zminimalizować ryzyko mechanistyczne przed identyfikacją związku wiodącego.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących szlaków powiązanych z poczuciem czasu poprzez zsynchronizowane zadania stukania oraz detekcji anizochronii.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowych wyników dotyczących dokładności i spójności synchronizacji, co pozwala na niezawodną ocenę związków w testach behawioralnych.
- Analityka: Wykorzystuje statystykę kołową do obliczania średniego wektora wynikowego i zmienności, umożliwiając porównanie statystyczne z grupami normatywnymi.
- Badania translacyjne: Łączy się z badaniami przedklinicznymi, umożliwiając rozszerzenie analizy na populacje pacjentów z zaburzeniami neurodegeneracyjnymi lub rozwojowymi.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Funkcjonuje jako wielokrotnego użytku platforma behawioralna do oceny fenotypów związanych z rytmem w wielu obszarach terapeutycznych.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celu poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w percepcji rytmu i synchronizacji ruchowej.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki ustrukturyzowanemu przeprowadzaniu zadań oraz zastosowaniu okrężnej analizy statystycznej.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go, umożliwiając wczesne wykrycie fenotypów behawioralnych, które mogą wskazywać na zaangażowanie celu lub modulację szlaku.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez identyfikację podgrup o odmiennych profilach zaburzeń czasowych w ramach stratyfikowanych podejść rozwojowych.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy z zakresu neuronauki behawioralnej oraz statystyki kołowej w celu dokładnej interpretacji danych.
- Zależy od instrumentarium i oprogramowania kompatybilnego z MIDI dla precyzyjnego podawania bodźców i rejestracji uderzeń.
- Wymaga standaryzacji instrukcji zadań, parametrów bodźców i potoków analizy pomiędzy zespołami.
- Wiąże się z koniecznością uwzględnienia adaptacji przy stosowaniu zadań w populacjach klinicznych lub specjalnych z zaburzeniami motorycznymi lub uwagi.
- Ograniczone przez potrzebę posiadania normatywnych zestawów danych w celu ustalenia progów wydajności do wykrywania zaburzeń.
