Um leve, sistema de fones baseado para manipular feedback auditivo em Songbirds

O objetivo geral deste procedimento é construir um conjunto de fones de ouvido leves para manipular o feedback auditivo em um pássaro canoro vocalizado. Isso é feito fabricando primeiro os componentes que compõem a estrutura dos fones de ouvido. O segundo passo é montar a estrutura dos fones de ouvido e prendê-la na cabeça do pássaro.

Em seguida, a estrutura é removida e equipada com alto-falantes em miniatura e um microfone em miniatura usado para monitorar o desempenho do sistema. A etapa final é reconectar os fones de ouvido e usar o hardware de processamento de som online para perturbar o feedback auditivo durante o canto. Em última análise, esse sistema de feedback auditivo virtual facilita a investigação sobre como o cérebro usa o feedback sensorial para otimizar o comportamento vocal.

A principal vantagem dessa técnica sobre outros métodos para impulsionar a plasticidade vocal, como técnicas ensurdecedoras ou baseadas em reforço, é que esse paradigma lista a correção de erros imitando um erro vocal naturalista e permitindo que o sombrio gere uma resposta corretiva. Embora este método tenha sido desenvolvido para uso no tentilhão-de-bengala, ele pode ser aplicado a qualquer animal que use feedback auditivo para regular o comportamento vocal. Para iniciar a fabricação da estrutura do fone de ouvido, corte os componentes de fibra de carbono para a barra transversal e os fones de ouvido.

Primeiro, use a roda de corte em uma ferramenta Dremel para preparar uma barra transversal de três centímetros de uma tira de fibra de carbono de um por três milímetros. Em seguida, prepare suportes verticais de 1,5 centímetros de uma tira de fibra de carbono de um por três milímetros. Por fim, prepare dois fones de ouvido de quatro milímetros de um cilindro de fibra de carbono de quatro milímetros de diâmetro interno e seis milímetros de diâmetro externo.

Como os componentes do fone de ouvido são muito pequenos, eles normalmente são montados e soldados sob um microscópio. Monte a barra transversal fazendo dois pequenos orifícios, separados por 4,5 milímetros no centro da barra transversal usando uma broca de 1,4 milímetro de diâmetro. Os furos devem ser grandes o suficiente para acomodar um parafuso zero 80.

Insira 2 0 80 parafusos nos orifícios e prenda as porcas sextavadas. Em seguida, corte duas tiras de seis milímetros de uma agulha de seringa de pequeno diâmetro e marque com um alicate para melhor adesão ao epóxi. Vire a barra transversal para que as porcas sextavadas fiquem em cima para evitar que o epóxi cole a ponta dos parafusos nas porcas sextavadas, coloque uma gota de óleo mineral na ponta de cada parafuso.

Um aspecto crítico deste procedimento é minimizar o peso total do aparelho de fones de ouvido. Isso pode ser conseguido usando o mínimo possível de epóxi e acrílico. Coloque os dois segmentos de agulha em cima das porcas sextavadas, coloque as porcas sextavadas em epóxi uma na outra e nos segmentos de agulha que cobrem ambas.

Depois que o epóxi estiver totalmente curado, remova os dois parafusos após a fabricação dos anéis de espuma, conforme descrito no protocolo escrito. Acompanhando este vídeo, monte os fones de ouvido colando os suportes verticais no comprimento de quatro milímetros do cilindro de fibra de carbono. Quando o epóxi endurecer, use uma pequena quantidade de epóxi para colar o anel de espuma na extremidade do cilindro.

O anel de espuma ficará encostado na cabeça do pássaro. Nesta demonstração, a fixação dos fones de ouvido é mostrada em um manequim sem que um pássaro real seja submetido a uma cirurgia. Ao realizar a cirurgia, o primeiro passo é a anestesia da ave conforme descrito no procedimento escrito, coloque a ave nos ataques estéreo preparados e faça uma incisão de cinco a 10 milímetros no couro cabeludo.

A incisão deve ser ao longo da linha média e se estender anteriormente a partir de 0,2 milímetros anterior à fixação dos músculos do pescoço na parte de trás do crânio. Depois de esfregar o crânio exposto com etanol a 70% para secar a superfície óssea, use um porta-clipe jacaré para colocar a barra transversal de forma que o epóxi cubra as porcas sextavadas. Descanse no topo do crânio, levante ligeiramente a barra transversal e cole as porcas sextavadas no crânio.

Tomando cuidado para que o adesivo toque apenas nas porcas sextavadas e não na barra transversal em si. Isso permitirá a remoção dos fones de ouvido removendo os parafusos, deixando apenas as porcas sextavadas permanentemente presas à cabeça, conforme mostrado aqui, para prender os fones de ouvido, deslize-os ao longo das barras auriculares até que as almofadas de espuma encostem na cabeça do pássaro. Use garras jacaré nas barras auriculares para pressionar as almofadas de espuma firmemente contra a cabeça do pássaro.

Isso é importante para obter uma boa vedação acústica. Gire os fones de ouvido para que os postes verticais toquem a parte de trás da barra transversal, deixando espaço para o soquete da tira do conector na frente dos postes de cola adesiva na barra transversal usando epóxi ou acrílico e, em seguida, aguarde 24 horas para que o epóxi ou acrílico cure totalmente e para o pássaro se recuperar. Após 24 horas, examine as armações para garantir que as almofadas de espuma formem uma vedação firme ao redor dos canais auditivos.

Se a vedação estiver solta, as almofadas de espuma podem ser removidas e substituídas por outras maiores. Para melhorar a vedação acústica, remova cuidadosamente os parafusos usando uma chave hexagonal de 0.05 polegadas e remova os fones de ouvido montados. Quadro do pássaro para fabricar os adaptadores de alto-falante.

Insira uma ponta de pipeta com 5,2 centímetros de comprimento com um diâmetro que afunila de cinco milímetros a um milímetro em um pedaço de cilindro de fibra de carbono. Em seguida, corte a ponta da pipeta um milímetro após a extremidade do cilindro. Remova a ponta do cilindro e corte-a de forma que o comprimento total do adaptador seja de três milímetros.

Em seguida, conecte os alto-falantes soldando cinco centímetros de fio isolado de calibre 36 aos terminais positivo e negativo de ambos os alto-falantes. Para a montagem do componente do microfone do alto-falante ep uma tira de fita isolante eletricamente em um lado de um alto-falante e epóxi o microfone dos fones de ouvido na parte superior da fita solda o fio terra do microfone ao terminal negativo no alto-falante. Em seguida, coloque o alto-falante e o componente do microfone do alto-falante na extremidade mais larga de cada adaptador.

Tanto a porta do alto-falante quanto a do microfone cabem dentro da pipeta. Certifique-se de que o epóxi não cubra nenhuma das portas. Insira cuidadosamente os adaptadores nos fones de ouvido.

Cole cada adaptador em seu fone de ouvido com uma pequena gota de epóxi. Para fabricar a régua de conectores, corte um segmento do soquete da régua de conectores composto por quatro terminais e coloque uma marca de referência em um canto do soquete. Posicione a faixa do conector perto de um dos postes verticais, solde os fios do alto-falante e do microfone nos pinos.

Use um ome para verificar se há curtos-circuitos no conector, descasque e repare se necessário, epóxi o conector. Retire a estrutura dos fones de ouvido para coletar, filtrar a mudança de poço e amplificar a entrada acústica. Primeiro, pendure um microfone condensador omnidirecional diretamente acima da gaiola do pássaro.

Pré-amplificação e passa-baixa. Filtre este sinal e insira-o no harmonizador. Use o módulo de deslocamento de poço no harmonizador para gerar um sinal acústico deslocado.

Amplificar este sinal e encaminhá-lo através do comutador e cabo flexível para o canal positivo nos fones de ouvido alto-falante. Em seguida, forneça energia ao microfone do telefone conectando uma bateria de nove volts à parede da caixa de som do pássaro. Conecte o terminal positivo da bateria ao canal V através do comutador e do cabo flexível, conectando o terminal negativo da bateria a um aterramento comum no equipamento de processamento de sinal.

Conecte esse aterramento comum ao alto-falante e ao aterramento do microfone do telefone. Para calibrar o ganho de feedback. Prenda os fones de ouvido acabados às porcas sextavadas na cabeça do pássaro usando parafusos zero 80.

Quando o pássaro começar a cantar, grave três canais de dados, incluindo gaiola, microfone, sinal não deslocado e microfone do telefone, conforme mostrado no esquema, que pode ser encontrado no protocolo escrito. Acompanhando este vídeo, examine o som gravado no microfone do telefone. Este canal gravará a superposição do feedback virtual reproduzido pelo alto-falante do fone de ouvido e o canto real do pássaro vazando diretamente na moldura dos fones de ouvido.

Ajuste a configuração de amplitude do amplificador de alto-falante para que o feedback auditivo virtual seja 15 a 20 decibéis mais alto que o sinal de vazamento direto. Monitore o desempenho do sistema verificando os fones de ouvido duas vezes ao dia para garantir que os alto-falantes e o microfone estejam funcionando corretamente. Mostrado. Aqui está um exemplo de um sistema bem calibrado no qual o sinal gravado pelo microfone dos fones de ouvido é dominado pelo sinal de mudança de tom em vez do sinal de vazamento direto.

Aqui, o sinal gravado pelo microfone dos fones de ouvido no momento indicado pela linha vermelha vertical no espectrograma é dominado pelo sinal de mudança de tom, que é representado pelo gráfico vermelho no espectro de potência. Isso contrasta com a vocalização natural do pássaro, que é representada pelo gráfico preto no espectro de potência. Os resultados indicam que o som que chega ao ouvido da ave é dominado pelo feedback deslocado, um experimento representativo realizado em um tentilhão-bengalês adulto é mostrado aqui.

O sistema de fones de ouvido foi utilizado para aumentar o feedback auditivo em um semitom por 16 dias. Essa manipulação resultou em uma redução gradual do tom de todas as sete sílabas das músicas. Essa mudança no programa motor vocal resultou em uma redução no erro auditivo experimentado pela ave, demonstrando a dependência da ave no feedback auditivo para corrigir erros vocais aparentes.

Quando a mudança de tom foi removida após o dia 16, o tom da música acabou retornando à linha de base. Esses dados são típicos na medida em que refletem uma adaptação incompleta. Aqui, embora o tom do feedback auditivo tenha sido alterado em 1,0 semitons, o pássaro mudou o tom de seu canto em apenas cerca de 0,4 semitons entre espécies e sistemas incompletos.

A adaptação é a norma quando o feedback virtual é usado para perturbar uma única modalidade sensorial e, no paradigma atual, provavelmente reflete uma dependência parcial de sinais auditivos não auditados. Enquanto os pássaros canoros avaliam seu desempenho vocal contínuo. Uma vez dominados, os fones de ouvido podem ser montados e conectados em dois dias úteis.

Mais uma vez, é importante lembrar de usar o mínimo possível de epóxi ou acrílico para minimizar o peso total dos fones de ouvido.