Metoda badania adaptacji do odwróconego słuchu lewo-prawo
29 października 2018
Niniejsze badanie proponuje protokół do zbadania adaptacji do odwróconego słyszenia lewo-prawo, osiągniętej tylko przez urządzenia do noszenia, za pomocą neuroobrazowania, które może być skutecznym narzędziem do odkrywania zdolności adaptacyjnych ludzi do nowego środowiska w domenie słuchowej.
Metoda ta może być skutecznym narzędziem do odkrywania zdolności adaptacyjnych ludzi do nowego środowiska w sferze słuchowej. Główną zaletą tej techniki jest to, że długotrwała adaptacja do precyzyjnego odwróconego słuchu lewo-prawo może być testowana w zmienny sposób w połączeniu z obrazowaniem neuronalnym. Procedurę zademonstruje Takayuki Hoshino, doktorant z mojego laboratorium.
Na początek przygotuj rejestrator modulacji liniowego kodu impulsowego, mikrofony binauralne i obuuszne słuchawki douszne. Najpierw połącz krzyżowo lewą i prawą linię mikrofonu z rejestratorem, tak aby odwrócone analogowe sygnały dźwiękowe od lewej do prawej zostały zdigitalizowane. Następnie podłącz lewą i prawą linię słuchawek prosto do rejestratora, aby odwrócone sygnały cyfrowe były natychmiast odtwarzane.
Na koniec połącz korpusy mikrofonów i słuchawek dla każdego ucha, zachowując lekką izolację materiałami dźwiękochłonnymi. Następnie zakryj mikrofony dedykowanymi osłonami przeciwwiatrowymi, aby stłumić szum wiatru. Następnie włóż akumulatory i szybką kartę pamięci o dużej pojemności do rejestratora i włącz go.
Następnie umieść korpus systemu w kieszonkowej torbie. Poinstruuj uczestnika, aby szczelnie włożył słuchawki do kanałów słuchowych. Następnie odłącz przewody lewego i prawego mikrofonu i podłącz dominującą stronę ucha mikrofonu prosto do rejestratora.
Teraz pozwól im wielokrotnie zdejmować i umieszczać po dominującej stronie ucha systemu, jednocześnie regulując głośność dźwięku w rejestratorze. To sprawia, że subiektywna głośność odwróconych dźwięków jest równa. Ach, ach.
Sprawdź również głośność dla ucha niedominującego. Następnie ponownie podłącz wszystkie linie systemowe. Powiedz uczestnikowi, że podczas ekspozycji powinien postępować zgodnie z tą samą procedurą kalibracji za każdym razem, gdy ponownie konfiguruje system.
Przed odwróconą ekspozycją na przesłuchanie poproś uczestnika, aby dokładnie przećwiczył zadanie, które zostanie wykorzystane podczas eksperymentów neuroobrazowych. Można zastosować zadanie selektywnego czasu reakcji. Użyj zestawu narzędzi do psychofizyki, aby zaprezentować dźwięki 1000 Hz przy poziomie ciśnienia akustycznego 65 decybeli przez 0,1 sekundy, odtwarzane 80 razy na blok.
Stosuj również interwał między bodźcami wynoszący od 2,5 do 3,5 sekundy, odtwarzany pseudolosowo w dowolnym uchu. Zadanie powinno składać się z dwóch kompatybilnych i dwóch niekompatybilnych bloków. W stanie zgodnym uczestnik powinien natychmiast zareagować na dźwięk, trzymając palec wskazujący po tej samej stronie ciała, co dźwięk.
Powinno to być przeplatane z niekompatybilnym stanem, w którym uczestnik natychmiast reaguje na dźwięk, trzymając palec wskazujący po przeciwnej stronie ciała. Przed ekspozycją na odwrócone odsłuchiwanie przeprowadź eksperyment neuroobrazowy przy użyciu wytrenowanego zadania. Rejestruj odpowiedzi MEG lub EEG, a także odpowiedzi lewego i prawego palca.
Aby rozpocząć ekspozycję, zapewnij uczestnikowi wystarczającą liczbę zapasowych akumulatorów i szybkich kart pamięci o dużej pojemności, aby mógł je wymienić w razie potrzeby. Następnie wielokrotnie przypominaj im o ich prawie do rezygnacji z ekspozycji w dowolnym momencie i poinstruuj ich, aby samodzielnie założyli, skalibrowali i sprawdzili odwrócony system odsłuchu w okresie ekspozycji. Uczestnik powinien wykonywać codzienne czynności życiowe podczas noszenia systemu nieprzerwanie przez około miesiąc, z wyjątkiem snu, kąpieli, neuroobrazowania lub w nagłych wypadkach.
Po wyjęciu systemu należy natychmiast wymienić na zatyczki do uszu, nie wytwarzając przy tym żadnego dźwięku w cichym miejscu. Baterie i karty pamięci należy również wymieniać rutynowo, przed wyczerpaniem baterii i nadmierną pojemnością pamięci. Aby ułatwić adaptację, uczestnik powinien doświadczać sytuacji wymagających dużego bodźca słuchowego, takich jak granie w gry wideo, spacer po centrum handlowym lub kampusie i prowadzenie rozmowy z więcej niż dwiema osobami tak długo, jak to możliwe.
Powinni również prowadzić dziennik lub dostarczać obserwatorowi subiektywny raport tak często, jak to możliwe, szczegółowo opisując zmiany percepcyjne i behawioralne, doświadczone wydarzenia lub wszelkie inne szczegóły. Podczas około miesięcznej ekspozycji na odwrócone odsłuchiwanie, przeprowadzaj eksperymenty neuroobrazowania pod wyszkolonym zadaniem co tydzień bez odwróconego systemu odsłuchiwania dokładnie w taki sam sposób, jak w eksperymencie przed ekspozycją. Na koniec, po docelowym okresie ekspozycji, uczestnik powinien zdjąć odwrócony system przesłuchań.
Tydzień po zakończeniu ekspozycji przeprowadź końcowy eksperyment neuroobrazowy w ramach wytrenowanego zadania. Rysunek ten pokazuje lokalizację źródła dźwięku w kierunkach ponad 360 stopni przed i bezpośrednio po założeniu systemu odwróconego odsłuchu lewo-prawo u sześciu uczestników. W tym przypadku cosinusowe podobieństwo między kątami percepcyjnymi a regulowanymi sinusoidalnie kątami fizycznymi w normalnych i odwróconych warunkach jest wykreślane w stosunku do nieregulowanych kątów fizycznych.
I tutaj widzimy cosinusowe podobieństwo między kątami percepcyjnymi w stanie odwróconym a przeciwnie ułożonymi kątami percepcyjnymi w warunkach normalnych, wykreślonymi w stosunku do kątów fizycznych. Rysunek ten pokazuje zmiany w reakcjach behawioralnych i neuronalnych podczas zadania selektywnego czasu reakcji przed, w trakcie i po ekspozycji u jednego uczestnika. Żółte strefy wskazują okres narażony na odwrócone przesłuchanie od lewej do prawej.
Średnie czasy reakcji dla warunków zgodnej i niezgodnej odpowiedzi na bodziec są widoczne tutaj, podczas gdy tutaj widzimy intensywności N1m lewego i prawego słuchu dla warunków zgodnych i niezgodnych odpowiedzi na bodziec, ocenianych za pomocą minimalnych oszacowań norm danych MEG. Rysunek ten przedstawia funkcjonalną łączność słuchowo-motoryczną przetestowaną za pomocą testów przyczynowości Grangera podczas zadania selektywnego czasu reakcji u dwóch uczestników. Pokazane są lewe i prawe obszary motoryczne i słuchowe.
Kolor czerwony, żółty lub brak strzałek wskazują liczbę uczestników, którzy wykazali istotność na progu P mniejszym niż 0,05. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak badać odwrócone słyszenie lewo-prawo jako narzędzie do odkrywania zdolności adaptacyjnych ludzi do nowego środowiska słuchowego.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie przedstawia protokół do badania adaptacji do odwróconej lewo-prawo słuchu przy użyciu urządzeń przenośnych i obrazowania neurologicznego. Ta metoda pozwala na zbadanie ludzkiej adaptacyjności do nowych środowisk słuchowych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauka
- Percepcja słuchowa
- Obrazowanie neurologiczne
Tło
- Rozumienie adaptacji słuchowej jest kluczowe dla neuronauki.
- Urządzenia przenośne mogą ułatwić nowe podejście eksperymentalne.
- Obrazowanie neurologiczne dostarcza wglądu w funkcjonowanie mózgu podczas adaptacji.
- Odwrócone lewo-prawo słuchanie stanowi unikalne wyzwanie dla przetwarzania słuchowego.
Cel badania
- Badanie długotrwałej adaptacji do odwróconych sygnałów słuchowych.
- Wykorzystanie obrazowania neurologicznego jako narzędzia do badania adaptacyjności słuchowej.
- Wykazanie skuteczności urządzeń przenośnych w badaniach słuchowych.
Zastosowane metody
- Przygotowanie rejestratora liniowej modulacji impulsowo-kodowej.
- Użycie mikrofonów binauraalnych i słuchawek w uchu.
- Krzyżowe połączenie linii mikrofonowych dla odwróconych sygnałów audio.
- Natychmiastowe odtwarzanie odwróconych scyfryfikowanych sygnałów przez słuchawki.
Główne wyniki
- Metoda skutecznie testuje długotrwałą adaptację do zmian słuchowych.
- Obrazowanie neurologiczne ujawnia wgląd w reakcje mózgu na odwrócone sygnały.
- Urządzenia przenośne zwiększają zmienność testowania słuchowego.
- Demonstracja przez studenta wyższej szkoły pokazuje praktyczne zastosowanie.
Wnioski
- Ten protokół jest cennym narzędziem do badań słuchowych.
- Przyczynia się do zrozumienia ludzkiej adaptacyjności w przetwarzaniu słuchowym.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodzie dla dalszych wglądów.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Robust assessment of human adaptation to left-right reversed audition provides a unique model for understanding sensory plasticity and neural reorganization in response to novel environments. This protocol enables quantitative evaluation of perceptual, behavioral, and neural adaptation using wearable devices and neuroimaging, supporting predictive confidence in translational neuroscience and sensory R&D. The approach informs early-stage target validation and mechanistic de-risking for auditory system interventions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neural and behavioral adaptation mechanisms to altered sensory input.
- Supports functional target validation by linking perceptual changes to neural signatures.
- Facilitates mechanistic de-risking for auditory pathway modulation strategies.
Screening & Assay Development
- Provides a validated paradigm for generating reproducible, quantitative behavioral and neuroimaging readouts.
- Standardizes assessment of adaptation across participants using controlled auditory stimuli and tasks.
- Enables assay development for screening compounds or interventions targeting sensory adaptation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral and neural endpoints for translational biomarker development in sensory neuroscience.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by integrating perceptual and neuroimaging data.
- De-risks advancement decisions by providing objective adaptation metrics relevant to human sensory function.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis testing, quantitative measurement, and cross-modal validation of sensory adaptation.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis-driven investigation of neural plasticity and adaptation pathways.
- Screening: Delivers reproducible behavioral and neuroimaging outputs for comparative analysis.
- Analytics: Provides quantitative reaction time, localization accuracy, and neural connectivity metrics.
- Translational Research: Bridges perceptual and neural endpoints for biomarker alignment in sensory adaptation studies.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable framework for evaluating adaptation across sensory modalities and interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in sensory adaptation mechanisms and target engagement.
- Operational Value: Standardizes adaptation assessment with wearable, scalable instrumentation and neuroimaging integration.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for sensory intervention programs by providing objective adaptation data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of sensory neuroscience assets and translational initiatives.
Implementation Considerations
- Requires expertise in auditory neuroscience, psychophysics, and neuroimaging analysis.
- Needs access to wearable audio devices, high-capacity data storage, and MEG or EEG systems.
- Demands rigorous cross-team standardization of calibration and task protocols.
- Adaptation to other sensory modalities or populations may require protocol modification.
- Potential limitations include individual acoustic variability and partial control over unreversed sound spillover.
