Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Afsløring beat Døvhed: Afsløring rytmeforstyrrelser med synkroniseret Finger Tapping og Sanselig Timing Opgaver

Published: March 16, 2015 doi: 10.3791/51761
Automatic Translation
1,2,3,4, 3
1Movement to Health Laboratory (EuroMov), University of Montpellier, 2Institut Universitaire de France, 3Department of Cognitive Psychology, University of Finance and Management in Warsaw, 4International Laboratory for Brain, Music, and Sound Research (BRAMS)

ERRATUM NOTICE

Summary

Adfærdsmæssige opgaver, der muliggør vurdering af perceptuelle og sensomotoriske timing evner i den almindelige befolkning (dvs. ikke-musikere) præsenteres. Synkronisering af finger trykke til rytmen af ​​en auditiv stimuli og afsløre rytmiske uregelmæssigheder giver et middel til at afsløre rytmeforstyrrelser.

Abstract

Et sæt af adfærdsmæssige opgaver til vurdering perceptuelle og sensomotoriske timing evner i den almindelige befolkning (dvs. ikke-musikere) præsenteres her med målet at afdække rytmeforstyrrelser, såsom slag døvhed. Pisk døvhed er kendetegnet ved dårlige resultater i opfatte varigheder i auditive rytmiske mønstre eller dårlig synkronisering af bevægelse med auditive rytmer (f.eks, med musikalske beats). Disse opgaver omfatter synkronisering af fingeren trykke i takt til simple og komplekse auditive stimuli og påvisning af rytmiske uregelmæssigheder (anisochrony opgave detektion) indlejret i de samme stimuli. Disse test, der er let at administrere, omfatter en vurdering af både perceptuelle og sensomotoriske timing evner under forskellige betingelser (f.eks slå priser og typer af auditive materiale) og er baseret på de samme auditive stimuli, der spænder fra en simpel metronom til en kompleks musikalsk uddrag. Analysen af ​​Synkronliseret trykke data foretages med cirkulære statistikker, som giver pålidelige mål for synkronisering nøjagtighed (f.eks forskellen mellem timingen af vandhaner og timingen af pacing stimuli) og konsistens. Cirkulære statistikker om at trykke data er særlig velegnet til detektering af individuelle forskelle i den almindelige befolkning. Synkroniseret aflytning og anisochrony afsløring er følsomme foranstaltninger til identifikation af profiler af rytmeforstyrrelser og har været anvendt med succes til at afdække tilfælde af dårlig synkronisering med sparet perceptuelle timing. Denne systematisk vurdering af perceptuelle og sensomotoriske timing kan udvides til populationer af patienter med hjerneskade, neurodegenerative sygdomme (fx Parkinsons sygdom), og udviklingsforstyrrelser (f.eks Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Introduction

Mennesker er særligt effektive til behandling af varigheden af begivenheder i deres miljø 1. Især evnen til at opfatte rytmen i musikken eller regelmæssig tikkende af et ur og evnen til at bevæge sig langs med den (fx i dans eller synkroniserede sport) er udbredt i den almindelige befolkning (dvs. hos personer, som ikke har modtaget musikundervisning) 2,3. Disse evner understøttes af et komplekst neuronal netværk involverer kortikale områder af hjernen (fx den premotor cortex og den supplerende motor-området) og subkortikale strukturer, såsom basalganglierne og cerebellum 4-7.

Afbrydelse af dette netværk og deraf følgende dårlig tidsmæssig behandling kan skyldes hjerneskade 8-10 eller neuronal degeneration, som observeret hos patienter med Parkinsons sygdom 11. Men dårlig opfattelse af varighed og dårlig synkronisering til Bspise af musik kan også manifestere hos raske personer i mangel af hjerneskade. På trods af det faktum, at de fleste kan opfatte auditive rytmer og synkronisere bevægelsen til rytmen (fx i musik), der er vigtige undtagelser. Nogle personer har store problemer med at synkronisere deres kropsbevægelser eller finger aflytning i takt til musikken og kan udvise dårlig slå perception, som viser problemer med at diskriminere melodier med noter af forskellig varighed. Denne betingelse er blevet omtalt som "slå døvhed" eller "dysrytmi" 2,12-14. For eksempel blev slå døvhed beskrevet i en nylig undersøgelse 13, som blev rapporteret tilfælde af en patient ved navn Mathieu. Mathieu var særlig unøjagtig på hoppen til rytmen af rytmiske sange (fx en Merengue sang). Synkronisering var stadig muligt, men kun til lyden af en simpel isokrone sekvens (fx en metronom). Dårlig synkronisering varforbundet med dårlig slag perception, som afsløret af Montreal Batteri af Evaluering af Amusia (MBEA) 15. I en yderligere opgave, blev Mathieu bedt om at matche bevægelser danser til musikken; Interessant Mathieu udviste usvækket banen perception.

Dårlig rytme perception og dårlig synkronisering, i beat-døv personer med sparet beg perception, blev observeret i yderligere undersøgelser 2,12,14, hvilket giver overbevisende dokumentation for, at rytmeforstyrrelser kan forekomme i isolation. Pisk døvhed er derfor forskellig fra den typiske beskrivelse af medfødt amusia (dvs. tone døvhed), en neurologisk sygdom, som rammer tonehøjde perception og produktion 16-19. Interessant, kan dårlig rytme perception og produktion co-forekomme med dårlig beg forarbejdning i medfødt amusia 12,16,20. Alligevel dårlig rytme opfattelse i dette tilfælde afhænger af evnen af ​​en person til at opfatte tonehøjdevariation. Hvornårbeg variationer i melodier fjernes, medfødte amusics kan med held skelne rytme forskelle 21.

Der er observeret store individuelle forskelle i slag døvhed; dette faktum fortjener særlig opmærksomhed. I de fleste tilfælde både rytme opfattelse og synkronisering i takt til musikken er mangelfuld 2,12-14; kan dog dårlig synkronisering også opstå, når rytme opfattelse skånes 2. Denne adskillelse mellem opfattelse og handling i timingen Domænet er vist ved hjælp af synkroniserede aflytning opgaver med en række rytmiske auditive stimuli (fx en metronom og musik) og ved hjælp af forskellige rytme opfattelsen opgaver (fx diskrimination af melodier baseret på forskellige note varigheder og påvisning af afvigelser fra isochrony i rytmiske sekvenser). Denne konstatering er særlig relevant, fordi den peger på den mulige adskillelse af perception og handling med hensyn til timing mekanismes, som tidligere observeret i beg behandling 17,22-25. Yderligere dissociationer blev fremhævet afhængigt af stimulus kompleksitet 2. De fleste fattige synchronizers udviste selektive problemer med komplekse stimuli (fx musik eller amplitude-moduleret støj stammer fra musik), mens de stadig viste korrekte og i overensstemmelse synkronisering med enkle isokrone sekvenser; andre fattige synchronizers viste det modsatte mønster. Sammenfattende viser disse resultater konvergerer indikerer, at der er en række fænotyper af timing lidelser i den almindelige befolkning (som observeret i andre domæner af musikalsk behandling såsom beg 25,26), som kræver en følsom sæt af opgaver, der skal detekteres. Karakterisere de mønstre af rytmeforstyrrelser er særlig relevant at belyse de specifikke mekanismer, der fungerer dårligt med timingen system.

Målet med metoden illustreret her er at give en række opgaver, der kan værebruges til at afdække tilfælde af slag døvhed i den almindelige befolkning og opdage forskellige undertyper af timing lidelser (f.eks, der påvirker perceptuelle vs. sensomotoriske timing eller en bestemt kategori af rytmiske stimuli). Sensorimotorisk timing evner har mest været undersøgt ved hjælp af finger trykke opgaver med auditive materiale. Deltagerne bliver bedt om at trykke på deres pegefinger synkront med auditive stimuli, såsom til en sekvens af toner er jævnt fordelt i tid eller til musik (dvs. i en synkroniseret eller tempo trykke opgave 27-29). En anden populær paradigme, som har været kilde til betydelige modellering indsats 29-32, er synkroniseringen-fortsættelse paradigme, hvor deltageren fortsat aflytning efter den sats, som en metronom, efter lyden er stoppet. Rhythm opfattelse er undersøgt med en række opgaver lige fra varigheden diskrimination, estimering, bisection (dvs. sammenligning af varigheder til »kort« og & #39; lange "standarder), og detektion af anisochrony (dvs. at bestemme, om der er en afvigende interval inden for en isokron sekvens) til opgaven rytmen alignment (dvs. at detektere, om en metronom overlejret på musik flugter med rytmen) 1,2 , 20,33,34. De fleste undersøgelser har fokuseret på tiden opfattelsen, slog produktionen eller sensorimotor timing, som blev testet i isolation. Det er dog sandsynligt, at sådanne forskellige opgaver refererer til noget forskellige evner (f.eks interval timing vs. beat-baserede timing, perceptuelle vs. sensomotoriske timing) og afspejler ikke, hvordan de samme tidtagningsudstyr og den tilhørende neuronale kredsløb. Dette spørgsmål kan omgås ved hjælp af nyligt foreslåede batterier af opgaver, der vurderer både perceptuelle og sensomotoriske timing evner. Disse batterier forskerne mulighed for at få en udtømmende profil af en persons timing evner. Eksempler på sådanne batterier er beved tilpasning test (BAT) 34 Batteri for vurderingen af Auditiv sensomotoriske Timing Abilities (BAASTA) 35, og Harvard beat Assessment Test (H-BAT) 36. Disse batterier består i at trykke opgaver med en række rytmiske auditive stimuli lige fra musik til isokrone sekvenser samt perceptuelle opgaver (fx varighed diskrimination, afsløring af tilpasningen af en metronom i takt til musikken, og anisochrony detektion). I alle tilfælde blev det samme sæt af musikalske uddrag anvendes i perceptuelle og sensomotoriske opgaver.

I dette papir, illustrerer vi en række opgaver, der er særligt effektive til at afsløre mønstre af rytmeforstyrrelser i beat-døv enkeltpersoner og fattige synchronizers, som vist i tidligere undersøgelser 2. Disse opgaver er en del af et større batteri af tests, den BAASTA 35. Sensorimotorisk timing evner testes ved at bede deltagerne om at trykke deres finger til rytmen af ​​enkle ogkomplekse auditive stimuli (f.eks isokrone sekvenser, musik og rytmisk støj stammer fra musikalske stimuli) 27,28. Perceptuel timing er testet med en anisochrony detektion opgave 2,20,33,37. Et sæt af isokrone toner præsenteres. I nogle tilfælde er en af toner (f.eks næstsidste) fremlagt før eller senere end forventet baseret på isokrone struktur for den auditive sekvens. Deltagerne bliver bedt om at opdage afvigelser fra isochrony. Fordelen ved disse sensomotoriske og rytme opfattelsen opgaver er, at de involverer begge sekvenser af stimuli (i stedet for enkelte varigheder) og stimuli af forskellig kompleksitet. Således er baseret på tidligere oplysninger, disse opgaver giver de optimale betingelser for at afdække forskellige fænotyper af slag døvhed og dårlig synkronisering. Der lægges særlig vægt på den teknik, der blev vedtaget i analysen af ​​synkronisering af data. Denne teknik er baseret på cirkulære statistikker, en tilgang, der er særligt vill velegnet til at undersøge unøjagtig og inkonsekvent synkronisering til rytmen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. synkronisering Opgaver

  1. Fremstilling af instrumenter:
    1. Slut en almindelig MIDI percussion instrument til computeren via en konventionel MIDI-interface.
      BEMÆRK: Dataindsamling realiseres via en MIDI elektronisk percussion instrument. Enheden tager det nøjagtige tidspunkt af fingeren vandhaner under motor synkronisering opgaver.
    2. Åbn den dedikerede software til stimulus præsentation og svar optagelse.
      BEMÆRK: synkroniseringsopgave er gennemført ved hjælp standard software til præsentation af lydmateriale og registrering af data fra et digitalt MIDI musikinstrument (med 1 ms præcision).
  2. Lydmateriale og Fremgangsmåde:
    1. Fra software interface, skal du vælge pacing stimulus, der skal anvendes i den synkroniseringsopgave blandt tre valg (isokrone sekvens, musik og amplitude-moduleret støj opnået fra den bølge ramme på den musikalske stimulus).
      BEMÆRK: ISOChronous sekvens er sammensat af 96 isochronously præsenteret toner (varighed = 30 ms). Den musikalske stimulus er en computer-genereret piano version af et fragment af Radetzky March (Opus 228) af Johann Strauss, der omfatter 96 slag (slag = kvartal note). Uddrag af de tre stimuli er tilvejebragt som yderligere materialer til dette håndskrift.
    2. Vælg den rette tempo for den valgte pacing stimulus (450, 600, eller 750 msek Inter-debut-interval (IOI) / Inter-beat-interval (IBI)) som angivet i software interface. Sørg for, at stimuli leveres på et behageligt lydniveau over hovedtelefoner.
    3. Spørg deltageren til at sidde i et stille rum foran computerskærmen.
    4. Spørg deltageren til at trykke på MIDI percussion instrument ved hjælp af pegefingeren på hendes eller hans dominerende hånd synkront med toner af isokrone sekvens eller med de musikalske beats til mere komplekse stimuli (musik eller støj). Instruer DELTAGEREnt til at trykke så regelmæssigt som muligt, uden at ændre den aflytning sats, mens synkronisering med pacing stimulus.
    5. Start stimulus præsentation og registrering af vandhaner.
    6. Afslut optagelse af haner efter at præsentere den sidste tone eller musikalsk slag.
  3. Dataanalyse:
    BEMÆRK: Analyser data fra synkroniserede aflytning opgaver ved hjælp cirkulære statistik 38,39. Denne metode er særligt velegnet til analyse af synkroniseringsdata 40,41; desuden cirkulære statistikker er følsomme over for individuelle forskelle i timing evner og er derfor i stand til at afdække tilfælde af dårlig synkronisering 2,40. Analysen, der er skitseret nedenfor er implementeret ved hjælp af Matlab software (ved hjælp af CircStat værktøjskasse 39).
    1. Transformer tidspunktet for vandhaner forhold til pacing stimuli i vinkler på enhedscirklen (0-360 °) efter proceduren angivet af Berens 39. 0 ° (som er equal til 360 °) svarer til det tidspunkt, hvor forekomsten af pacing stimulus (dvs. den lyd eller musikalske beats). Brug følgende formel til at opnå den vinkel for hver tap gang: [Angle (radianer) = 2 × π × (tid af hanen / IOI)]. Konverter radianer til grader med circ_rad2ang funktion 39.
    2. Plot vinklerne er opnået i aflytning retssag som udlodning af prikker på enhedscirklen. Gør dette ved hjælp af circ_plot funktion 39. Giv vinkler i radianer som argument for den funktion at vise plot (se eksempel i figur 1).
    3. For hver aflytning retssag, skal du bruge vinkler (prikker på cirkel) for at beregne den gennemsnitlige resulterende vektor R 38,39,42 (se figur 1). Brug circ_mean 39 og circ_r 39 funktioner, der giver mulighed for beregning af synkronisering nøjagtighed og konsistens, hhv.
    4. ComPute synkroniseringen nøjagtighed (dvs. i gennemsnit, hvor langt fra pacing stimulus deltageren haner i en synkroniseret aflytning retssag), hvilket svarer til vinklen θ af vektor R. Brug circ_mean funktion 39. Giv vinkler i radianer som argument for funktionen.
    5. Indsend anboringskrav data til Rayleigh testen 43 at vurdere, om fordelingen af prikker rundt i cirklen er tilfældigt, ved hjælp af den circ_rtest funktion 39. Giv vinkler i radianer som argument for funktionen.
      BEMÆRK: I Rayleigh testen forkaste nulhypotesen (dvs. cirkulær ensartethed, tilfældigt fordelte prikker rundt i cirklen) hvis R vektor længde er stor nok (f.eks større end 0,4), hvilket indikerer, at deltagerne tappet ved en given fase forhold med hensyn til pacing stimulus over chance. Kun når Rayleigh testen er signifikant (dvs. når distribution af prikker rundt i cirklen er ikke tilfældig) synkronisering nøjagtighed kan fortolkes korrekt.
    6. Beregn synkroniseringen konsistens (dvs. variabiliteten i uoverensstemmelsen mellem tidspunktet for vandhaner og tempoet stimuli), som svarer til længden af vektoren R (fra 0 til 1). Brug circ_r funktion 39. Giv vinkler i radianer som argument for funktionen.
      BEMÆRK: Konsistensen er 1, når alle vandhaner forekomme på nøjagtig samme tidsinterval før eller efter pacing stimuli; konsistensen er 0. En af vandhaner er tilfældigt fordelt rundt i cirklen.
  4. Evaluering af individuelle resultater:
    BEMÆRK: Sammenligning af ydeevnen af ​​en deltager til en normativ gruppe eller til en kontrolgruppe at afdække tilfælde af dårlig synkronisering nøjagtighed eller dårlig konsistens. For at udføre denne sammenligning, køre en korrigeret t-test 44 implementeret i singlims computer program ( http://homepages.abdn.ac.uk/j.crawford/pages/dept/SingleCaseMethodsComputerPrograms.htm ).
    1. Åbn singlims computerprogrammet. Indtast middelværdien og SD af synkronisering nøjagtighed, og prøven størrelse normative eller kontrolgruppen. Giv synkroniseringen nøjagtighed for deltageren skal sammenlignes med den normative eller kontrolgruppen. Klik på "Compute" knappen for at få resultaterne af den korrigerede t-test.
      BEMÆRK: Deltageren udføres betydeligt dårligere end den normative eller kontrolgruppen, når to-halede sandsynlighed for den korrigerede t-test er under 0,05.
    2. Indtast middelværdien og SD af synkroniseringen konsistens og stikprøvestørrelse på det normative eller kontrolgruppen. Giv synkroniseringen konsistens for den deltager, der skal sammenlignes med den normative eller kontrolgruppen.

2. Rhythm Perception Opgaver (Anisochrony Detection)

  1. Fremstilling af instrumenter:
    1. Åbn computerprogram, der anvendes til at gennemføre de opgaver, anisochrony afsløring. Sørg for, at nøglerne til computerens tastatur er korrekt indstillet til at optage deltagernes svar.
      BEMÆRK: rytme opfattelsen opgaver implementeres ved hjælp af standard software til drift adfærdsmæssige eksperimenter (dvs. stimulus præsentation og registrering af adfærdsmæssige reaktioner).
  2. Lydmateriale og Fremgangsmåde:
    1. Vælg stimulus (enten isokrone stimulus eller musik) som angivet af software interface. Vælg den relevante tempo (450, 600, eller 750 msek IOI / IBI) for den valgte stimulus. Sørg for, at stimuli leveret over hovedtelefonerne ved et behageligt lydniveau.
      BEMÆRK: Stimuli er baseret på den samme auditive materiale, der anvendes i synkroniseringen opgaver. Hver stimulus omfatter kun 8 isochronously præsenteret toner eller musikalske beats i stedet for 96. For hver stimulus typen, er der en "forandring" version (50% af forsøgene, n = 24) og en "no-change" version (50% af forsøgene, n = 24). I ændringen stimuli, den næstsidste lyd eller musikalsk slag sker tidligere eller senere end forventet (med 8, 12 eller 16% af sekvensen IOI / IBI) baseret på tidligere IOIs / Ibis. I no-ændring stimulus, de IOIs / IBIs er helt isokrone.
    2. Instruer deltageren til at sidde i et stille rum foran computerskærmen, lytte til stimulus og derefter dommer, efter dens udformning, hvorvidt en ændring i intervallet mellem stimuli eller beats (dvs. anisochrony) er til stede eller ej. Tilskynde deltageren at være opmærksom på hele sekvensen.
    3. Start stimulus præsentation. Spørg deltageren til at reagere ved at trykke på en af to taster på computerens tastatur (dvs. én nøgle til "forandring" eller den anden tast for "no-ændre "svar) efter præsentationen af ​​stimulus.
  3. Dataanalyse:
    BEMÆRK: Analyser data fra rytmen opfattelse opgave ved at beregne discriminability indeks (d ') for hvert niveau i forandring (på 8, 12, 16% af IOI / IBI) og for hver IOI / IBI. Jo højere d 'værdi, jo større følsomhed over for anisochronies.
    1. Overvej reaktioner (n = 48) gav af hver enkelt deltager for en given stimulus, der er registreret i uddatafilen af ​​software, der bruges til at køre den adfærdsmæssige eksperiment. Tæl antallet af svar, når anisochrony stede i stimulus er registreret korrekt. Beregn Hits sats (dvs. antal Hits / antal skift stimuli).
    2. Tæl antallet af svar, når deltageren rapporteret en ændring i intervallet mellem stimuli eller slag, når der ikke var nogen ændring. Beregn Falsk Alarm (FA) sats (dvs. antal Fas / antal no-change stimuli).
    3. Beregn z -score for Hits sats og FA sats som NORMINV Matlab funktion (z-score = NORMINV (Hits sats eller FA rate)). Fratræk z -score for satsen FA fra z -score for Hits sats for at få d '.
  4. Evaluering af individuelle resultater:
    BEMÆRK: Sammenligning af ydeevnen af ​​en deltager til en normativ eller kontrolgruppe at afdække tilfælde af dårlig rytme opfattelse. Med hensyn til resultaterne af synkronisering opgaver, udføre en korrigeret t-test under anvendelse af singlims computerprogram.
    1. Åbn singlims computerprogrammet. Indtast middelværdien og SD af d 'og prøven størrelse normative eller kontrolgruppen. Angiv d 'værdi for den deltager, der skal sammenlignes med den normative eller kontrolgruppen.
      BEMÆRK: Deltageren udført markant dårligere end den normative eller kontrolgruppen, når to-tailed sandsynlighed af den korrigerede t-test er under 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De ovenfor beskrevne opgaver er blevet anvendt med succes til at karakterisere timingen evner personer uden musikalsk uddannelse 2,34-36. I en nylig repræsentativ undersøgelse om beat-døvhed 2, var en gruppe af 99 ikke-musikere (universitetsstuderende) screening ved hjælp af to simple synkronisering opgaver. Deltagerne synkroniseret deres finger trykke med en isokrone sekvens og en musikalsk uddrag på en behagelig tempo (med en IOI / IBI på 600 ms). Ti af deltagerne viste særligt dårlig synkronisering med mindst én af de to stimuli og blev benævnt "fattige synchronizers". Disse deltagere viste synkronisering nøjagtighed, der afveg med mere end 2 SD fra gennemsnittet af den screenede gruppe; synkronisering konsistens var lavere end 2 SD fra middelværdien af ​​gruppen. De blev sammenlignet med en gruppe af 23 deltagere (kontroller), der blev tilfældigt udvalgt blandt de studerende, der ikke udviser dårlig synkroniseringscreening opgaver. Fattige synchronizers og kontroller blev forelagt en grundig test med synkronisering og rytme opfattelsen opgaver er beskrevet her. Rækkefølgen af ​​de opgaver og stimuli blev opvejet tværs deltagere.

Sekvenser af aflytning gange indsamlet i synkroniseringsindstillingerne opgaver tjente til at beregne synkroniseringen nøjagtighed og ensartethed for fattige synchronizers og kontrol med forskellige pacing stimuli og ved forskellige IOI / Ibis. Mean resultater for deres nøjagtighed og konsistens er illustreret i figur 2 og figur 3. Disse data viser, at både fattige synchronizers og kontroller betydeligt foregribe pacing stimuli når at trykke sammen med en isokrone sekvens. Dette fænomen, som er benævnt "forstås negativt asynkron," er velkendt i aflytning undersøgelser 27,45. Forstås negativt asynkron tendens til at reducere eller forsvinde med stimuli (fx musik ogstøj), som er mere komplekse end isochronously præsenteret toner, en effekt også rapporteret i tidligere undersøgelser 45. Bemærk, at fattige synchronizers ikke adskiller sig fra kontrol med hensyn til nøjagtighed. Således ikke nøjagtighed ikke at være en foranstaltning, der er følsom nok til at påvise slå døvhed eller dårlig synkronisering. Resultaterne var mere afslørende, når man overvejer synkronisering konsistens. Dårlige synchronizers var signifikant mindre konsekvent end kontrol på tværs af alle stimuli og IOIs / Ibis. Denne forskel var mere markant, når deltagerne trykkede sammen med isokrone sekvenser og musik i forhold til støj (på tværs tempi). Derfor synkronisering konsistens er meget følsom over for synkronisering underskud og dermed udgør en ideel foranstaltning til at afdække og karakterisere individuelle forskelle. Repræsentative resultater fra samme undersøgelse fremstillet i rytme opfattelsen opgaver vises i figur 4. Som det ses, både dårlige synchronizers og kontrols er påvirket af den ændring i den auditive rækkefølge (dvs. større uoverensstemmelser i sekvensen er lettere at opdage) i begge isokrone stimuli og musik. Effekten af ​​ændringen var statistisk signifikant og er mere synlige på hurtigere tempo. Men på et gruppeniveau, fattige synchronizers ikke udførte værre end kontrol i den perceptuelle opgave.

De opnåede resultater i disse sensomotoriske opgaver (synkronisering konsistens) og i rytmen opfattelsen opgaver blev anvendt til at afdække tilfælde af dårlig synkronisering. For at illustrere den anvendes til at identificere disse betingelser procedure blev data taget fra repræsentativ undersøgelse yderligere analyseret for at udføre en evaluering af individuelle forskelle. I tabel 1 er data præsenteret for de 10 fattige synchronizers der blev identificeret i screeningstest. Når deltagerne klarede sig markant dårligere end kontrol en af de opgaver, som bestemt med korrigerede t-tests 44, er værdierne af deres præstationer præsenteret i tabellen. Cut-off scores til at identificere en deltager som en fattig Synchronizer i form af synkronisering konsistens var 0,92, 0,51 og 0,51 for isokrone sekvenser, musik og støj, hhv. De opnåede resultater, som de fattige synchronizers i rytmen opfattelsen opgaverne blev også sammenlignet med kontroller præstationer. I rytmen opfattelsen opgave med en metronom, de cut-off scores (d ') var 0,33, 1,38 og 1,84 for en 8%, 12% og 16% ændring i varighed (i forhold til sekvensen IOI), hhv. Med musik, cut-off-scoringer var 1,52, 1,98 og 2,10 for de tre ændringer.

Denne simple metode til at analysere individuelle forskelle i timingen domænet giver os mulighed for at afdække profiler af timing lidelser (slå døvhed eller dårlig synkronisering). Faktisk dårlig synkronisering måske eller måske ikke være ledsaget af mangelfuld rytme opfattelse. Endvidere, enkeltpersonerviser vanskeligheder i synkronisering til rytmen kan udføre mere dårligt med en auditiv stimulus (fx musik) end med de andre stimuli (fx en isokrone sekvens). Den repræsentative undersøgelse afslører forskellige profiler på værdiforringelse. For eksempel deltagere S2, S3, S8 og S9 viste dårlig synkronisering tværs af de fleste pacing stimuli samt Hæmmede rytme perception. Nedskrivninger i både perceptuelle og sensomotoriske timing er tidligere observeret i undersøgelser af medfødt amusia 12,16. Deltagere S1 og S5 viste et andet mønster. De optrådte på samme måde som kontrollen i rytmen opfattelsen opgave, med d 'værdier under cutoff. Usvækket opfattelse i disse to deltagere blev bekræftet i yderligere opgaver, som f.eks MBEA 2,15. Men S1 og S5 var fattige synchronizers, især når at trykke med komplekse stimuli såsom musik og amplitude-moduleret støj. For eksempel S5 ydeevne was ved chance, når du synkroniserer haner til støj (dvs. Rayleigh test ikke var signifikant) og lige over chance med musik (ved chance med 750 msek IBI). Lignende resultater blev fundet for deltagerne S6 og S10. Bemærk, at denne adskillelse mellem perceptuelle og sensomotoriske timing ikke kan forklares ved nedsat motorisk kontrol, fordi deltagerne, på trods af deres dårlige synkronisering, var stadig i stand til at trykke på en spontan tempo, ligner kontrol. Endelig, for nogle af deltagerne (f.eks, S2, S5 og S6), dårlig synkronisering i forhold til kontrolgruppen, kan selektivt vedrører kun én type stimuli (fx komplekse stimuli, såsom musik eller støj, i modsætning til en metronom) . Sammenfattende kan forskellige profiler af timing lidelser blive afsløret i ovennævnte operationer. Dette er især relevant at belyse mekanismerne bag forskellige timing opgaver, samt at undersøge den indbyrdes afhængighed af disse mekanismer.


Figur 1:. Eksempel på fordelingen af vandhaner i en synkronisering retssag Den resulterende vektor R og dens retning (vinkel theta, θ) er angivet. I eksemplet, vektor længde = 0,95 og θ = -25 °. (Tilpasset fra Sowiński & Dalla Bella 2013, med tilladelse.) 2 Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 2
Figur 2: Synkronisering nøjagtighed for en gruppe af fattige synchronizers (n = 10) og kontroller (n = 23) med forskellige pacing stimuli på forskellige IOI / IBIs 2 Forekomsten af de pacing stimuli (fx toner o.r musikalske beats) svarer til 0 °. Negative vinkler viser, at, deltagernes haner i gennemsnit går forud for pacing stimuli (førende), hvorimod positive vinkler viser, at disse vandhaner opstå efter de stimuli (tilbagestående). Error søjler indikerer standardfejlene af Mean (SEM). Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 3
Figur 3:. Synkronisering konsistens opnået i en tidligere undersøgelse for en gruppe af fattige synchronizers (n = 10) og kontrol (n = 23) med forskellige pacing stimuli på forskellige IOI / IBIs 2 Ensartethed i området fra 0 (ingen synkronisering med en helt tilfældig fordeling af vandhaner) til 1 (perfekt konsistens med haner, der opstår på nøjagtig samme tidsinterval før eller efter t han pacing stimuli). Fejlbjælker angiver SEM. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 4
Figur 4: Resultater fra rytmen opfattelsen opgave (værdier af d ') opnået i en tidligere undersøgelse for en gruppe af fattige synchronizers (n = 10) og kontroller (n = 23) med den isokrone rækkefølge og med musik på forskellige IOI / IBIs . Fejlbjælker angiver SEM. (Tilpasset fra Sowiński & Dalla Bella 2013, med tilladelse.) 2 Klik her for at se en større udgave af dette tal.

1table1.jpg "/>
Tabel 1: Oversigt over de individuelle resultater opnået i synkronisering og rytme opfattelsen opgaver af en gruppe på 10 fattige synchronizers værdier på forskellige tests er kun rapporteret, når deltagerne klarede sig markant dårligere end kontroller.. Deltagere, der korrekt opfattet afvigelser fra anisochrony trods deres dårlige synkronisering er angivet med fed skrift. (Tilpasset fra Sowiński & Dalla Bella 2013, med tilladelse.) 2. Klik her for at se en større version af denne tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Målet med den beskrevne metode er at tilvejebringe et sæt af opgaver og analyse strategier til at karakterisere Timingen evner størstedelen af ​​individer og afsløre tilfælde af slag døvhed eller dårlig synkronisering. De kritiske trin i protokollen indebærer 1) opsætningen af ​​de instrumenter, der anvendes til stimulus præsentation og indsamling af finger trykke data og emner svar, 2) indsamling af data via to sæt opgaver (synkronisering og rytme perception), 3) analyse af synkronisering data med cirkulære statistikker og rytme opfattelsen data og 4) evaluering af de enkelte resultater. Disse trin kan let udføres af uddannede eksperimentatorer. Dataanalyse udføres med Matlab software ved at gennemføre de trin, der er beskrevet i vores protokol. Et grundlæggende kendskab til cirkulære statistikker er nødvendig for korrekt fortolkning af synkronisering resultater.

Metoden har et par fordele i forhold til dem i den eksisterendelitteratur 1,27,46. For det første er timingen testet i opgaver, der involverer både perception og handling samt med sammenlignelig stimulus materiale. I de fleste af de tidligere undersøgelser, er sensorimotorisk synkronisering og varighed opfattelse typisk undersøgt uafhængigt hjælp af en række af opgaver 1,27. Der er dog tegn på, at opfattelsen og handling i tid behandling kan dissocierer hos patienter med hjerneskade 8 eller slå døvhed 2, som tidligere observeret i beg behandling 17,22-25. Det er vigtigt at udnytte et sæt af opgaver, der kan afdække disse dissociationer uden at blive påvirket af valget af auditive materialer. De opgaver, der foreslås i de metoder, der er illustreret her har succes i viser dissociationer mellem perception og handling i tid forarbejdning. Men vi er klar over, at endnu en bekræftelse af denne dissociation ville kræve testning af perceptuelle og sensomotoriske timing med en bredere vifte af opgaver, evaluating forskellige timing evner. Dette mål kan opnås ved anvendelse af et batteri af tests, såsom BAASTA 35, samt ved at indbefatte pacet aflytning og anisochrony opgaver detektion (ved hjælp af en maksimal sandsynlighed procedure til beregning detekteringstærskler) og H-BAT 36. For det andet er synkronisering og opfattelse opgaver udføres med både enkle og mere komplekse auditive materiale; sidstnævnte omfatter enten alle elementer i et musikstykke (fx beg og rytmisk struktur) eller udelukkende dens rytmiske funktioner (dvs. amplitudemodulerede støj). Variety i musikalske materiale kan give de optimale betingelser for at detektere nedsat timing, der kan være begrænset til metrisk behandling og slå udvinding, når de behandler komplekse rytmiske stimuli som musik. Endelig har vi vist, at cirkulære statistikker er et værdifuldt og relativt let metode, der kan bruges til at analysere synkronisering ydeevne, som er blevet vist i tidligerestuderer 2,40,41. Denne metode har et par fordele, hvilket gør det særdeles velegnet til at afdække og karakterisere individuelle forskelle i sensomotoriske synkronisering 2,40. Cirkulære statistikker kræver ikke en en-til-en korrespondance mellem vandhaner og pacing stimuli, en tilstand, der sjældent opfyldt i deltagere, som viser dårlig synkronisering. For eksempel slog-døv enkeltpersoner, børn og fattige synchronizers tendens til at udelade vandhaner eller producere mere end en hane, der svarer til den samme pacing stimulus 40. Dette gør beregningen af ​​synkronisering nøjagtighed umuligt i mange tilfælde. Ved ikke at kræve en en-til-en korrespondance mellem vandhaner og pacing stimuli, cirkulære statistikker overvinde denne vanskelighed, således at alle haner kan analyseres.

De repræsentative resultater fremhævet i dette papir viser, at et sæt af adfærdsmæssige opgaver med fokus på både sensomotoriske synkronisering med finger trykke og påvisning af uregelmæssigheder (anisochrony) i rytmiske sekvenser er følsomme nok til individuelle forskelle i perceptuelle og sensomotoriske timing. Disse opgaver og foranstaltninger tillader tilfælde, hvor perceptuelle timing dissocierer fra sensomotoriske timing at blive opdaget, som vist i en nylig undersøgelse fra vores laboratorium 2. Vi forventer, at brugen af disse opgaver og metoder (f.eks inden omfattende batterier af tests) til at undersøge systematisk perceptuelle og sensorimotorisk timing evner med held kan udvides til populationer af patienter med hjerneskade 47, neurodegenerative sygdomme (fx Parkinsons sygdom) 11, 35, eller udviklingsforstyrrelser (f.eks Attention Deficit Hyperactivity Disorder) 48. En grundig vurdering af perceptuelle og sensomotoriske timing i disse patientpopulationer har potentiale til at bane vejen for rehabilitering strategier, når timing evner synes at spille en afgørende rolle (fx i rehabilitering af gangart i patienterne med Parkinsons sygdom via auditive cueing) 49,50.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Matlab Mathworks High-level language and interactive environment for numerical computation, visualization, and programming
MAX MSP Cycling '74 Software for data acquisition from MIDI-controlled interfaces, and stimulation presentation
Presentation Neurobehavioral Systems Software for conducting experiments in experimental psychology. Allows precisely-times stimulus delivery and collection of behavioral responses.
Roland HPD- 10 Roland Hand percussion pad (MIDI instrument)
EDIROL FA-66 Roland MIDI interface to connect the MIDI instrument to the computer.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Grondin, S. The Psychology of Time. , Emerald, West Yorkshire. (2008).
  2. Sowiński, J., Dalla Bella, S. Poor synchronization to the beat may result from deficient auditory-motor mapping. Neuropsychologia. 51 (10), 1952-1963 (2013).
  3. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization and perception of timing: Effects of music training and task experience. Hum. Mov. Sci. 29 (2), 200-213 (2010).
  4. Coull, J. T., Cheng, R. -K., Meck, W. H. Neuroanatomical and neurochemical substrates of timing. Neuropsychopharmacology. 36 (1), 3-25 (2011).
  5. Wing, A. M. Voluntary timing and brain function: An information processing approach. Brain Cogn. 48 (1), 7-30 (2002).
  6. Ivry, R. B., Spencer, R. M. C. The neural representation of time. Curr. Opin. Neurobiol. 14 (2), 225-232 (2004).
  7. Watson, S. L., Grahn, J. A. Perspectives on rhythm processing in motor regions of the brain. Mus. Ther. Perspect. 31 (1), 25-30 (2013).
  8. Fries, W., Swihart, A. A. Disturbance of rhythm sense following right hemisphere damage. Neuropsychologia. 28 (12), 1317-1323 (1990).
  9. Schwartze, M., Keller, P. E., Patel, A. D., Kotz, S. A. The impact of basal ganglia lesions on sensorimotor synchronization, spontaneous motor tempo, and the detection of tempo changes. Behav. Brain Res. 216 (2), 685-691 (2011).
  10. Wilson, S. J., Pressing, J. L., Wales, R. J. Modelling rhythmic function in a musician post-stroke. Neuropsychologia. 40 (8), 1494-1505 (2002).
  11. Allman, M. J., Meck, W. H. Pathophysiological distortions in time perception and timed performance. Brain. 135 (3), 656-677 (2012).
  12. Dalla Bella, S., Peretz, I. Congenital amusia interferes with the ability to synchronize with music. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 166-169 (2003).
  13. Phillips-Silver, J., et al. Born to dance but beat-deaf: a new form of congenital amusia. Neuropsychologia. 49 (5), 961-969 (2011).
  14. Launay, J., Grube, M., Stewart, L. Dysrhythmia: A specific congenital rhythm perception deficit. Front. Psychol. 5, 18 (2014).
  15. Peretz, I., Champod , A. S., Hyde, K. L. Varieties of musical disorders. The Montreal Battery of Evaluation of Amusia. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 58-75 (2003).
  16. Ayotte, J., Peretz, I., Hyde, K. L. Congenital amusia: a group study of adults afflicted with a music-specific disorder. Brain. 125 (2), 238-251 (2002).
  17. Dalla Bella, S., Giguère, J. -F., Peretz, I. Singing proficiency in the general population. J. Acoust. Soc. Am. 121 (2), 1182-1189 (2007).
  18. Peretz, I. Musical disorders: from behavior to genes. Curr. Dir. Psychol. Sci. 17 (5), 329-333 (2008).
  19. Peretz, I., Hyde, K. What is specific to music processing? Insights from congenital amusia. Trends in Cogn. Sci. 7 (8), 362-367 (2003).
  20. Hyde, K. L., Peretz, I. Brains that are out of tune but in time. Psychol. Sci. 15 (5), 356-360 (2004).
  21. Foxton, J. M., Nandy, R. K., Griffiths, T. D. Rhythm deficits in ‘tone deafness. Brain Cogn. 62 (1), 24-29 (2006).
  22. Dalla Bella, S., Giguère, J. -F., Peretz, I. Singing in congenital amusia. J. Acoust. Soc. Am. 126 (1), 414-424 (2009).
  23. Loui, P., Guenther, F., Mathys, C., Schlaug, G. Action-perception mismatch in tone-deafness. Curr. Biol. 18 (8), R331-R332 (2008).
  24. Griffiths, T. D. Sensory systems: auditory action streams. Curr. Biol. 18 (9), R387-R388 (2008).
  25. Dalla Bella, S., Berkowska, M., Sowiński, J. Disorders of pitch production in tone deafness. Front. Psychol. 2, 164 (2011).
  26. Berkowska, M., Dalla Bella, S. Uncovering phenotypes of poor-pitch singing: the Sung Performance Battery (SPB). SPB). Front. Psychol. 4 (714), (2013).
  27. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization: a review of the tapping literature. Psychon. Bull. Rev. 12 (6), 969-992 (2005).
  28. Repp, B. H. Musical synchronization, and the brain. Music, motorcontrol. Altenmüller, E., Kesselring, J., Wiesendanger, M. , Oxford University Press. 55-76 (2006).
  29. Vorberg, D., Wing, A. Modeling variability and dependence in timing. Handbook of perception and action. Heuer, H., Keele, S. W. 2, Academic Press. 181-162 (1996).
  30. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. Response delays and the timing of discrete motor responses. Percept. Psychophys. 14 (1), 5-12 (1973).
  31. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. The timing of interresponse intervals. Percept. Psychophys. 13 (3), 455-460 (1973).
  32. Ivry, R. B., Hazeltine, R. E. Perception and production of temporal intervals across a range of durations: Evidence for a common timing mechanism. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 21 (1), 3-1037 (1995).
  33. Ehrlé, N., Samson, S. Auditory discrimination of anisochrony: influence of the tempo and musical backgrounds of listeners. Brain Cogn. 58 (1), 133-147 (2005).
  34. Iversen, J. R., Patel, A. D., et al. The Beat Alignment Test (BAT): Surveying beat processing abilities in the general population. Proceedings of the 10th International Conference on Music Perception and Cognition (ICMPC10. Miyazaki, K. , Causal Productions. Adelaide. 465-468 (2008).
  35. Benoit, C. -E., Dalla Bella, S., et al. Musically cued gait-training improves both perceptual and motor timing in Parkinson's disease. Front. Hum. Neurosci. 8, 494 (2014).
  36. Fujii, S., Schlaug, G. The Harvard Beat Assessment Test (H-BAT): A battery for assessing beat perception and production and their dissociation. Front. Hum. Neurosci. 7, 771 (2013).
  37. Schulze, H. H. The perception of temporal deviations in isochronic patterns. Percept. Psychophys. 45 (4), 291-296 (1989).
  38. Fisher, N. I. Statistical analysis of circular data. , Cambridge University Press. Cambridge. (1993).
  39. Berens, P. CircStat: a Matlab Toolbox for circular statistics. J. Stat. Soft. 31, 1-21 (2009).
  40. Kirschner, S., Tomasello, M. Joint drumming: social context facilitates synchronization in preschool children. J. Exp. Child Psychol. 102 (3), 299-314 (2009).
  41. Pecenka, N., Keller, P. E. The role of temporal prediction abilities in interpersonal sensorimotor synchronization. Exp. Brain Res. 211 (3-4), 505-515 (2011).
  42. Mardia, K. V., Jupp, P. E. Directional statistics. , John Wiley. New York. (1999).
  43. Wilkie, D. Rayleigh test for randomness of circular data. Appl. Stat. 32 (3), 311-312 (1983).
  44. Crawford, J. R., Garthwaite, P. H. Investigation of the single case in neuropsychology: Confidence limits on the abnormality of test scores and test score differences. Neuropsychologia. 40 (8), 1196-1208 (2002).
  45. Aschersleben, G. Temporal control of movements in sensorimotor synchronization. Brain Cogn. 48 (1), 66-79 (2002).
  46. Repp, B. H., Su, Y. -H. Sensorimotor synchronization: A review of recent research (2006-2012). Psychon. Bull. Rev. 20 (3), 403-452 (2013).
  47. Stewart, L., von Kriegstein, K., Dalla Bella, S., Warren, J. D., Griffiths, T. D. Disorders of musical cognition. Oxford Handbook of Music Psychology. Hallam, S., Cross, I., Thaut, M. , Oxford University Press. 184-196 (2009).
  48. Noreika, V., Falter, C. M., Rubia, K. Timing deficits in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD): Evidence from neurocognitive and neuroimaging studies. Neuropsychologia. 51 (2), 235-266 (2013).
  49. Lim, I., et al. Effects of external rhythmical cueing on gait in patients with Parkinson's disease: a systematic review. Clin. Rehabil. 19 (7), 695-713 (2005).
  50. Spaulding, S. J., Barber, B., et al. Cueing and gait improvement among people with Parkinson's disease: a meta-analysis. Arch. Phys. Med. Rehabil. 94 (3), 562-570 (2012).

Tags

Behavior rytme timing synkronisering lidelser slog døvhed perception og handling

Erratum

Formal Correction: Erratum: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks
Posted by JoVE Editors on 09/01/2016. Citeable Link.

A correction to the Acknowledgements section was made in: Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks.

The Acknowledgements section has been updated from:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB and a grant from Polish Ministry for Science and Education to JS.

to:

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB, and by a grant from Polish Narodowe Centrum Nauki (decision No. Dec-2011/01/N/HS6/04092) to JS.

Afsløring beat Døvhed: Afsløring rytmeforstyrrelser med synkroniseret Finger Tapping og Sanselig Timing Opgaver
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dalla Bella, S., Sowiński, J.… More

Dalla Bella, S., Sowiński, J. Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks. J. Vis. Exp. (97), e51761, doi:10.3791/51761 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter