Mapowanie fMRI aktywności mózgu związanej z wytwarzaniem wokalnym interwałów spółgłoskowych i dysonansowych

Ogólnym celem tej metodologii jest monitorowanie aktywacji neuronalnych związanych z wytwarzaniem wokalu w interwałach spółgłoskowych i dysonansowych, poprzez zastosowanie funkcjonalnego obrazowania rezonansu magnetycznego. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie słuchowej neuronauki poznawczej, takie jak: w jaki sposób różni się integracja zewnętrznego sprzężenia zwrotnego z układu słuchowego i czuciowo-ruchowego podczas śpiewania interwałów spółgłoskowych i dysonansowych? Główną zaletą tej techniki jest to, że została zaprojektowana tak, aby śledzić aktywność zarówno układu motorycznego, jak i słuchowego, jednocześnie uzyskując miarę dokładności głosu podczas śpiewania.

Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które są nowicjuszami w tej metodzie, będą miały trudności, ponieważ trudno jest wiernie nagrać niektóre tony z wnętrza skanera, ponieważ cały skaner jest bardzo hałaśliwy. Procedurę zademonstruje Lucero Pacheco, doktorant z mojego laboratorium. Aby rozpocząć tworzenie czystych tonów obejmujących dwie oktawy od G cztery do G sześć, otwórz nowy folder projektu w oprogramowaniu do edycji dźwięku.

Następnie w menu generowania wybierz ton. W wyświetlonym oknie wybierz przebieg sinusoidalny, amplitudę 0.8 i czas trwania jednej sekundy. Wprowadź wartość częstotliwości, która odpowiada żądanej nucie i kliknij przycisk OK.

W menu plik wybierz eksport. W oknie, które zostanie otwarte, wprowadź żądaną nazwę pliku audio i wybierz wav jako żądany typ pliku. Kliknij Zapisz.

Następnie wygeneruj wszystkie możliwe kombinacje nut odpowiadających dwóm interwałom spółgłoskowym i dwóm dysonansom w zakresie od G cztery do G sześć. Aby to zrobić dla każdego interwału, otwórz nowy projekt w oprogramowaniu do edycji dźwięku i wybierz import audio z menu plik, aby zaimportować dwa pliki wav do połączenia. Umieść kursor w dowolnym miejscu nad drugim dźwiękiem i kliknij, aby wybrać.

Kliknij zaznacz wszystko w menu edycji. W tym samym menu kliknij kopiuj. Następnie umieść kursor w dowolnym miejscu nad pierwszym dźwiękiem i kliknij.

W menu edycji kliknij przesuń kursor, aby zakończyć ścieżkę, a następnie kliknij wklej w tym samym menu. Na koniec w menu pliku wybierz eksport. W oknie, które zostanie otwarte, wprowadź żądaną nazwę pliku audio i wybierz wav jako żądany typ pliku.

Kliknij Zapisz. Zacznij od poproszenia uczestnika, aby usiadł przed laptopem i założył dostarczone słuchawki. Upewnij się, że poziom dźwięku jest komfortowy dla uczestnika.

Użyj oprogramowania do badań behawioralnych, aby otworzyć dwa wcześniej utworzone zadania za pomocą e-run. W wyświetlonym oknie wprowadź numer sesji i tematu, a następnie kliknij przycisk OK. Następnie, w przypadku dwóch alternatywnych zadań związanych z wyborem siły, poproś uczestników, aby określili, czy interwały, które słyszą, są spółgłoskowe czy dysonansowe, naciskając c na klawiaturze komputera w przypadku spółgłoski i d w przypadku dysonansu.

Następnie, w czterech alternatywnych zadaniach wyboru siły, poproś uczestników, aby sami zidentyfikowali interwały, naciskając cyfry cztery, pięć, siedem i osiem na klawiaturze komputera, aby zidentyfikować interwały rozszerzonej kwarty. Idealna piąta. Major siódmy.

I oktawa odpowiednio. Na koniec każdego zadania naciśnij OK, aby automatycznie zapisać wyniki dla każdego uczestnika. Zacznij od podłączenia niemagnetycznego zestawu słuchawkowego kompatybilnego z MR do laptopa i upewnij się, że poziom dźwięku jest komfortowy dla uczestnika.

Następnie podłącz mały mikrofon pojemnościowy do interfejsu audio, który z kolei jest podłączony do laptopa za pomocą ekranowanego, skręconego, potrójnego. Aby sprawdzić pasmo przenoszenia mikrofonu, rozpocznij nowy projekt w oprogramowaniu do edycji dźwięku i wybierz mikrofon pojemnościowy jako urządzenie wejściowe. Następnie wygeneruj dźwięk testowy o częstotliwości 440 Hz i czasie trwania 10 sekund.

Po wygenerowaniu dźwięku użyj oprogramowania do odtwarzania dźwięku, aby nacisnąć przycisk odtwarzania, aby wysłać dźwięk testowy przez słuchawki do dwóch lokalizacji. Wewnątrz na górze zagłówka i na zewnątrz skanera w sterowni z mikrofonem umieszczonym między bokami zestawu słuchawkowego w każdym etui. Następnie naciśnij przycisk nagrywania w oprogramowaniu do edycji dźwięku, aby nagrać około jednej sekundy tonu testowego w każdym miejscu.

Następnie wybierz wykres widma z menu analizy dla każdego przypadku i porównaj reakcję mikrofonu na ton testowy, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz skanera, sprawdzając, czy podstawowa częstotliwość sygnału odbieranego w każdej lokalizacji wynosi 440 herców. Na koniec przyklej mikrofon pojemnościowy do szyi uczestnika tuż pod krtanią i poproś go o założenie zestawu słuchawkowego. Następnie umieść uczestnika w skanerze rezonansu magnetycznego.

Zacznij od otwarcia pakietu oprogramowania MRUI interfejsu użytkownika rezonansu magnetycznego. W oprogramowaniu MRUI wybierz opcję pacjenta z menu ekranowego. Wpisz imię i nazwisko uczestnika, jego wiek i wagę.

Następnie kliknij przycisk egzaminu. Najpierw wybierz głowę, a następnie mózg z dostępnych opcji. Następnie wybierz 3D, a następnie T1 izometryczny z następującymi wartościami dla odpowiednich parametrów: czas powtarzania wynosi 10,2 milisekundy, czas echa wynosi 4,2 milisekundy, kąt odwrócenia wynosi 90 stopni, a rozmiar woksela jest równy jeden po drugim milimetrze sześciennym.

Następnie kliknij program i rozpocznij akwizycję funkcjonalnego skanu całej głowy ważonego gwiazdą T2 z wartościami odpowiednich parametrów w następujący sposób: TE równa się 40 milisekundom, TR równa się trzem sekundom, pole widzenia wynosi 256 milimetrów do kwadratu, kąt odwrócenia wynosi 90 stopni, wymiary matrycy są równe 64 na 64, opóźnienie w TR wynosi siedem sekund. Należy pamiętać, że w tym przypadku TR oznacza całkowity czas, w którym ma miejsce nabycie. Użyj opcji fikcyjnej, aby uzyskać pięć woluminów, wprowadzając wartość 55 dla całkowitej liczby woluminów.

Kliknij przycisk kopiuj, aby utworzyć kopię tej sekwencji. Umieść kursor u dołu listy sekwencji, a następnie kliknij dwukrotnie przycisk Wklej, aby skonfigurować trzy kolejne sekwencje próbkowania rzadkiego. Następnie kliknij start, aby rozpocząć akwizycję objętości anatomicznej ważonej T1.

Na koniec przedstaw uczestnikowi trzy biegi. Zsynchronizuj rozpoczęcie przebiegów z akwizycją przez skaner za pomocą pola wyzwalacza skanera i rozróżnij każdy przebieg za pomocą numeru sesji. Następnie zapisz wyniki każdego przebiegu.

W badaniu tym zidentyfikowano aktywność neuronalną podczas śpiewania w regionach, o których wiadomo, że tworzą sieć śpiewu, które są zgodne z tymi opisanymi we wcześniejszej literaturze. Wyniki dwukierunkowej analizy wariancji powtarzanych pomiarów wykazały, że w przypadku kontrastu wynikającego z dysonansu śpiewania w przeciwieństwie do interwałów spółgłoskowych, zaobserwowano zwiększoną aktywację w prawej pierwszorzędowej korze somatosensorycznej, prawej pierwszorzędowej korze słuchowej, lewym śródmózgowiu, prawej tylnej wyspie, lewym ciele migdałowatym i lewej skorupie. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu czterech godzin na temat.

Jeśli zostanie wykonany prawidłowo, biorąc pod uwagę test zachowań, sesję fMRI i analizę danych. Podejmując tę procedurę, należy pamiętać o sprawdzeniu, czy sprzęt nagrywający działa prawidłowo i wyraźnym poinstruowaniu uczestników, że powinni śpiewać nucąc, poruszając głową tak mało, jak to możliwe, aby uniknąć artefaktów. Zgodnie z tą procedurą, która jest używana do śledzenia różnic w aktywacji mózgu między warunkami binarnymi, można wykonać zmodyfikowaną wersję metody w celu zbadania na przykład różnic między śpiewaniem w szerokich i wąskich interwałach.

Po każdym opracowaniu technika fMRI toruje drogę naukowcom zajmującym się neuronauką słuchową do zbadania mechanizmów neuronalnych związanych ze słuchem i produkcją głosu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak używać fMRI do monitorowania aktywności zarówno układu motorycznego, jak i słuchowego podczas śpiewania, w celu zbadania neuronalnych korelatów produkcji głosu. Nie zapominaj, że praca ze skanerem rezonansu magnetycznego może być niezwykle niebezpieczna i zawsze należy zachować szczególną ostrożność, aby metalowe przedmioty nie dostały się do skanera.