Avslöjande Vispa Dövhet: Upptäcka rytmrubbningar med Synkroniserad Finger Tapping och Perceptuella Timing Uppgifter

Summary

Beteende uppgifter som gör det möjligt att bedöma perceptuella och sensomotoriska timing förmågor i den allmänna befolkningen (dvs. icke-musiker) presenteras. Synkronisering av finger tapping till takten av en auditiv stimuli och upptäcka rytmiska oegentligheter ger ett medel för att avslöja rytmrubbningar.

Abstract

En uppsättning beteende uppgifter för att bedöma perceptuella och sensomotoriska timing förmågor i den allmänna befolkningen (dvs icke-musiker) presenteras här med målet att avslöja rytmrubbningar, såsom rond dövhet. Vispa dövhet kännetecknas av dåliga resultat i uppfatta löptider i hörselrytmiska mönster eller dålig synkronisering av rörelse med auditiva rytmer (t.ex., med musikaliska beats). Dessa uppgifter omfattar synkroniseringen av finger tapping till takten av enkla och komplexa auditiva stimuli och upptäckten av rytmiska oegentligheter (anisochrony upptäckt uppgift) inbäddade i samma stimuli. Dessa tester, som är lätta att administrera, innehålla en bedömning av såväl perceptuella och sensomotoriska timing förmågor under olika förhållanden (t.ex. slå priser och typer av hörsel material) och bygger på samma auditiva stimuli, allt från en enkel metronom till en komplex musikalisk utdrag. Analysen av synkronized knacka uppgifter utförs med cirkulära statistik, som ger tillförlitliga mått på synkronisering noggrannhet (t.ex. skillnaden mellan tidpunkten för kranarna och tidpunkten för stimulering) och konsekvens. Cirkulära statistik om gäng uppgifter är särskilt väl lämpad för detektering av individuella skillnader i den allmänna befolkningen. Synkroniserad avlyssning och anisochrony upptäckt är känsliga åtgärder för att identifiera profiler av rytmrubbningar och har använts med framgång för att avslöja fall av dålig synkronisering med skonas perceptuella timing. Denna systematiska bedömningar av perceptuell och sensomotoriska timing kan utökas till populationer av patienter med hjärnskador, neurodegenerativa sjukdomar (t.ex., Parkinsons sjukdom), och störningar i utvecklingen (t.ex. Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Introduction

Människor är särskilt effektiv vid behandling av varaktigheten av händelser som inträffar i deras miljö ^1. I synnerhet är utbredd i den allmänna befolkningen (dvs i individer som inte har fått förmågan att uppfatta rytmen av musiken eller ordinarie tickande klocka och förmågan att röra sig längs med den (t.ex. i dans eller synkroniserade sport) musikalisk utbildning) ^2,3. Dessa förmågor stöds av ett komplext neuronala nätverket involverar kortikala områden i hjärnan (t.ex. den premotoriska cortex och tilläggsmotorområdet) och subkortikala strukturer, såsom de basala ganglierna och cerebellum ^4-7.

Störning av detta nätverk och åtföljande dålig temporal behandling kan bero på hjärnskador ^8-10 eller neuronal degeneration, som observerats hos patienter med Parkinsons sjukdom ^11. Men dålig uppfattning av varaktighet och dålig synkronisering till bäta av musik kan också manifestera hos friska individer i frånvaro av hjärnskador. Trots det faktum att majoriteten kan uppfatta auditiva rytmer och synkronisera rörelsen till rytmen (t.ex. i musik), det finns undantag. Vissa individer har stora svårigheter att synkronisera sina kroppsrörelser eller finger tapping i takt med musiken och kan uppvisa dålig slå perception, visar svårigheter att diskriminera melodier med noter av olika varaktighet. Detta villkor har kallat "slå dövhet" eller "rytmrubbningar" ^2,12-14. Till exempel var beat dövhet beskrivits i en färsk undersökning ^13, i vilket det rör sig om en patient som heter Mathieu rapporterades. Mathieu var särskilt felaktig vid studsande till takten av rytmiska sånger (t.ex. en Merengue sång). Synkronisering var fortfarande möjligt, men bara till ljudet av en enkel isokront sekvens (t.ex. en metronom). Dålig synkronisering varförknippas med dålig slå perception, vilket framgår av Montreal batteri för utvärdering av Amusi (MBEA) ^15. I ytterligare en uppgift, var Mathieu ombedd att matcha rörelser en dansare till musik; intressant, Mathieu uppvisade felfri tonhöjd uppfattning.

Dålig rytm perception och dålig synkronisering i beat-döva individer med skonas tonhöjd perception, observerades i ytterligare studier ^2,12,14, vilket ger övertygande bevis för att rytmrubbningar kan uppstå i isolering. Vispa dövhet är därför skiljer sig från den typiska beskrivningen av medfödd Amusi (dvs tonen dövhet), en neuroutvecklingsstörning som påverkar tonhöjden perception och produktion ^16-19. Intressant, dålig rytm perception och produktion kan förekomma samtidigt med dålig behandling tonhöjd i medfödd Amusi ^12,16,20. Ändå dålig rytm uppfattning i detta fall beror på förmågan hos en individ att uppfatta tonhöjd variation. Närbeck variationer i melodier tas bort, medfödda amusics framgångsrikt kan diskriminera rytmskillnader ^21.

Viktiga individuella skillnader har observerats i takt dövhet; detta faktum förtjänar särskild uppmärksamhet. I de flesta fall, både rytmuppfattning och synkronisering till takten av musiken är bristfälliga ^2,12-14; Men, kan dålig synkronisering också uppstå när rytmuppfattning skonas ^2. Denna dissociation mellan uppfattning och handling i tidsdomänen har visats med hjälp av synkroniserade gäng uppgifter med en mängd olika rytmiska auditiva stimuli (t.ex. en metronom och musik) och med hjälp av olika rytmperceptions arbetsuppgifter (t.ex. diskriminering av melodier bygger på olika antecknings löptider och upptäckt av avvikelser från isochrony i rytmiska sekvenser). Detta konstaterande är särskilt relevant eftersom det pekar på en eventuell separation av perception och handling när det gäller timing mekanisms, som tidigare observerats i tonhöjd bearbetning ^17,22-25. Ytterligare dissociations lyftes fram beroende på stimulans komplexitet ^2. De flesta fattiga synchronizers uppvisade selektiva svårigheter med komplexa stimuli (t.ex. musik eller amplitud-module buller som härrör från musik), medan de fortfarande visade korrekt och konsekvent synkronisering med enkla isokrona sekvenser; andra fattiga synchronizers visade det motsatta mönstret. Sammanfattningsvis dessa resultat konvergera i vilket indikerar att det finns en mängd olika fenotyper av tidsstörningar i den allmänna befolkningen (som observerats i andra områden av musikalisk bearbetning såsom tonhöjd ^25,26), som kräver en känslig uppsättning uppgifter som ska upptäckas. Karaktärisera mönster av rytmrubbningar är särskilt relevant att belysa de särskilda mekanismer som fungerar dåligt i tidtagningssystem.

Målet med den metod som illustreras här är att tillhandahålla en uppsättning aktiviteter som kan varaanvänds för att avslöja fall av slag dövhet i den allmänna befolkningen och upptäcka olika subtyper av tidsstörningar (t.ex. påverkar perceptuella kontra sensomotorisk timing eller en viss klass av rytmisk stimuli). Sensomotoriska timing förmågor har mestadels undersökts med finger knacka uppgifter med hörsel material. Deltagarna uppmanas att knacka deras pekfinger synkront med auditiva stimuli, till exempel till en sekvens av toner jämnt fördelade i tid eller musik (dvs i ett synkroniserat eller tempo knacka uppgiften ^27-29). En annan populär paradigm, vilket har varit en källa till betydande modelleringsinsatser ^29-32, är synkroniseringen-fortsättnings paradigm, där deltagaren fortsätter att knacka i den takt som tillhandahålls av en metronom efter ljudet har upphört. Rhythm uppfattning studeras med en mängd olika uppgifter, allt från duration diskriminering, uppskattning, TUDELNING (dvs, att jämföra löptider till "kort" och & #39, långa "standarder) och upptäckt av anisochrony (dvs, att fastställa huruvida det finns en avvikande intervall inom en isokront sekvens) i takt inriktningsuppgift (dvs detektera om en metronom över på musik är i linje med takten) ^{1,2 , 20,33,34.} De flesta studier har fokuserat på tidsuppfattning, slå produktion eller sensorimotor timing, vilka testades i isolering. Det är dock troligt att sådana olika uppgifter avser något olika förmågor (t.ex. intervall timing vs. beat-baserade timing, perceptuella vs. sensorimotor timing) och inte återspeglar funktion samma mekanismer timing och tillhörande nervkretsar. Denna fråga kan kringgås genom att använda nyligen föreslagna batterier av arbetsuppgifter som utvärderar både perceptuella och sensomotoriska timing förmågor. Dessa batterier låta forskare att få en uttömmande profil för en individs tids förmågor. Exempel på sådana batterier är det avgörandevid inriktningstestet (BAT) ³⁴ Batteri för Bedömning av Auditory Sensorimotor Timing Förmågor (BAASTA) ^35, och Harvard Vispa Assessment Test (H-BAT) ^36. Dessa batterier består av gäng uppgifter med en mängd olika rytmiska auditiva stimuli allt från musik till isokrona sekvenser samt perceptuella uppgifter (t.ex. varaktighet diskriminering, detektion av anpassningen av en metronom i takt till musiken, och anisochrony upptäckt). I samtliga fall var samma uppsättning musikaliska utdrag används i perceptuella och sensomotoriska uppgifter.

I detta papper, vi visar en uppsättning uppgifter som är särskilt effektivt avslöja mönster av rytmrubbningar i beat-döva individer och fattiga synkroniseringsdon, som visas i tidigare studier ^2. Dessa uppgifter är en del av ett större batteri av tester, det BAASTA ^35. Sensomotoriska timing förmågor testas genom att be deltagarna att peka fingret i takt med enkla ochkomplexa auditiva stimuli (t.ex. isokrona sekvenser, musik och rytmljud kommer från musikaliska stimuli) ^27,28. Perceptuell timing provas med en anisochrony detektionsuppgift ^2,20,33,37. En uppsättning isokrona toner presenteras. I vissa fall är en av de toner (t.ex., den näst sista) presenteras förr eller senare än förväntat baserat på den isokrona strukturen av den auditiva sekvensen. Deltagarna uppmanas att upptäcka avvikelser från isochrony. Fördelen med dessa sensomotoriska och rytm perceptions arbetsuppgifter är att de båda innebär sekvenser av stimuli (i stället för enskilda löptider) och stimuli av olika komplexitet. Således, baserat på tidigare bevis, dessa uppgifter ger optimala förutsättningar för att avslöja olika fenotyper av takten dövhet och dålig synkronisering. Särskild uppmärksamhet ägnas åt den teknik som antogs i analysen av synkroniseringsdata. Denna teknik bygger på cirkulära statistik, som är en metod speciellt viLL-lämpad för att undersöka felaktiga och inkonsekventa synkronisering till rytmen.

Protocol

1. Synkroniserings Uppgifter

1. Beredning av instrument:
   1. Anslut en standard MIDI slagverksinstrument till datorn via en konventionell MIDI interface.
      OBS: Datainsamling realiseras via ett MIDI elektroniska slagverksinstrument. Enheten tar den exakta tidpunkten för finger kranar under synkroniseringsmotor uppgifter.
   2. Öppna särskild programvara för stimulans presentation och svars inspelning.
      OBS! Synkroniseringsuppgift implementeras med hjälp av standardprogramvara för presentation av ljudmaterial och inspelning av data från en digital MIDI musikinstrument (med 1 ms precision).
2. Ljud Material och procedur:
   1. Från programvaran gränssnitt, välj stimulerings stimulans för att användas i synkroniseringsuppgift bland tre alternativ (isokron sekvens, musik, och amplitud-module brus erhålls från vågenvelope av musikalen stimulus).
      OBS: ISOChronous sekvens består av 96 isokront presenterade toner (varaktighet = 30 ms). Den musikaliska stimulans är en datorgenererad pianoversion av ett fragment av Radetzky March (Opus 228) av Johann Strauss som innehåller 96 slag (taktslag = fjärdedelsnot). Utdrag ur de tre stimuli tillhandahålls som Ytterligare material till detta manuskript.
   2. Välj lämplig tempot för den valda stimulerings stimulus (450, 600, eller 750 ms Inter debut-intervall (IOI) / Inter-beat-intervall (IBI)) som anges i programvaran gränssnitt. Se till att de stimuli levereras på en bekväm volymnivå under hörlurarna.
   3. Be deltagaren att sitta i ett tyst rum framför datorskärmen.
   4. Be deltagaren att knacka på MIDI slagverksinstrument med hjälp av pekfingret på hans eller hennes dominanta hand synkront med toner av isokrona sekvensen eller med de musikaliska beats för mer komplexa stimuli (musik eller buller). Instruera delaktighetnt att knacka så regelbundet som möjligt, utan att ändra tappningshastigheten, medan synkronisering med stimulerings stimulans.
   5. Starta stimulans presentation och inspelning av kranar.
   6. Avsluta inspelning av kranar efter att presentera den sista tonen eller musikaliska slag.
3. Dataanalys:
   OBS: Analysera data från de synkroniserade gängande uppgifter med hjälp av cirkulär statistik ^38,39. Denna metod är särskilt väl lämpad för analys av synkroniseringsdata ^40,41; Dessutom cirkulär statistik är känsliga för individuella skillnader i timing förmåga och kan därför avslöja fall av dålig synkronisering ^2,40. Proceduren analysen beskrivs nedan implementeras med hjälp av Matlab programvara (med CircStat verktygslådan ^39).
   1. Omvandla tiden för kranarna i förhållande till stimulering i vinklar på enhetscirkeln (0-360 °) efter det förfarande som anges av Berens ^39. 0 ° (vilket är eqUAL till 360 °) motsvarar tiden för uppkomsten av stimulerings stimulus (dvs ljud eller musikaliska beats). Använd följande formel för att erhålla vinkeln för varje kran tid: [Vinkel (radianer) = 2 × π × (tid för kranen / IOI)]. Konvertera radianer till grader med circ_rad2ang funktion ^39.
   2. Rita vinklarna erhållits i gäng rättegången som en fördelning av prickar på enhetscirkeln. Gör detta genom att använda circ_plot funktionen ^39. Ge vinklar i radianer som argumentet för funktionen att visa tomten (se exempel i Figur 1).
   3. För varje gäng rättegång, använder vinklarna (punkter på cirkeln) för att beräkna medelvärdet resulterande vektorn R ^38,39,42 (se figur 1). Använd circ_mean ³⁹ och circ_r ³⁹ funktioner, som möjliggör beräkning av synkroniserings noggrannhet och konsekvens, respektive.
   4. Compute synkroniseringsnoggrannhet (dvs. i genomsnitt hur långt från stimulerings stimulans deltagaren kranar i en synkroniserad gäng rättegång), vilket motsvarar vinkeln θ av vektor R. Använd circ_mean funktionen ^39. Ge vinklar i radianer som argumentet för funktionen.
   5. Skicka in gäng data till Rayleigh testet ⁴³ att bedöma om fördelningen av prickarna runt cirkeln är slumpmässig, med hjälp av circ_rtest funktionen ^39. Ge vinklar i radianer som argumentet för funktionen.
      OBSERVERA: I Rayleigh testet förkasta nollhypotesen (dvs cirkulär likformighet, slumpvis fördelade prickar runt cirkeln) Om R vektorlängden är tillräckligt stor (t.ex. större än 0,4), vilket indikerar att deltagarna gängade vid ett givet fasförhållande med avseende på stimulerings retning slumpen. Först när Rayleigh testet är signifikant (dvs, när distribution prickar runt cirkeln är inte slumpmässigt) synkroniseringsnoggrannhet kan tolkas korrekt.
   6. Beräkna synkroniserings konsistens (dvs variabiliteten i diskrepansen mellan tidpunkten för kranar och de stimuleringspulser), vilket motsvarar längden av vektorn R (från 0 till 1). Använd circ_r funktionen ^39. Ge vinklar i radianer som argumentet för funktionen.
      OBS: Konsistensen är ett när alla kranarna inträffa vid exakt samma tidsintervall före eller efter det att stimuleringspulser; konsistensen är 0 när kranarna är slumpmässigt fördelade runt cirkeln.
4. Utvärdering av Individuella resultat:
   OBS: Jämför prestandan hos en deltagare till en normativ grupp eller till en kontrollgrupp för att avslöja fall av dålig synkronisering riktigheten eller dålig konsistens. För att utföra denna jämförelse, köra en korrigerad t-test ⁴⁴ implementeras i singlims dator program ( http://homepages.abdn.ac.uk/j.crawford/pages/dept/SingleCaseMethodsComputerPrograms.htm ).
   1. Öppna singlims datorprogram. Ange medelvärdet och SD av synkroniseringsnoggrannhet och provstorleken på den normativa eller kontrollgruppen. Ge synkroniserings noggrannhet för deltagaren att jämföras med den normativa eller kontrollgruppen. Klicka på "Beräkna" för att få resultaten av den korrigerade t-test.
      OBS: Deltagaren presterade signifikant sämre än den normativa eller kontrollgruppen när den tvåsidiga sannolikheten för den korrigerade t-test är under 0,05.
   2. Ange medelvärdet och SD av synkroniserings konsekvens och urvalsstorlek den normativa eller kontrollgruppen. Ge synkroniserings konsistens för den deltagare som ska jämföras med den normativa eller kontrollgruppen.

2. Rytm Perception Uppgifter (Anisochrony Detection)

1. Beredning av instrument:
   1. Öppna datorprogram som används för att genomföra de uppgifter anisochrony upptäckt. Se till att nycklarna datorns tangentbord är rätt inställd på att spela in deltagarnas svar.
      OBS: De rytmperceptionsuppgifter genomförs med hjälp standardprogramvara för att köra beteendeexperiment (dvs, stimulans presentation och inspelning av beteendereaktioner).
2. Ljud Material och procedur:
   1. Välj stimulus (antingen isokron stimulans eller musik) som indikeras av programvaran gränssnitt. Välj lämpligt tempo (450, 600, eller 750 ms IOI / IBI) för den valda stimulans. Se till att de stimuli levereras över hörlurarna på en behaglig ljudnivå.
      OBS: Stimuli är baserade på samma hörsel material som används i synkroniseringsuppgifter. Varje stimulus omfattar endast 8 isochronously presenterade toner eller musikaliska beats istället för 96. För varje stimulus typ, det finns en "förändring" version (50% av försöken, n = 24) och en "no-change" version (50% av försöken, n = 24). I förändrings stimuli, inträffar den näst sista ljud eller musikaliska slag tidigare eller senare än väntat (med 8, 12 eller 16% av sekvensen IOI / IBI) baserad på den tidigare IOIs / Ibis. I no-förändringen stimulans, de IOIs / ibis är helt isokrona.
   2. Instruera deltagaren att sitta i ett tyst rum framför datorskärmen, lyssna på stimulans och sedan domaren, efter sin presentation, om en förändring i intervallet mellan stimuli eller beats (dvs anisochrony) är närvarande eller inte. Uppmuntra deltagaren att uppmärksamma hela sekvensen.
   3. Starta stimulans presentation. Be deltagaren att svara genom att trycka på en av två knappar på datorns tangentbord (dvs, en nyckel för "förändring" eller den andra nyckeln för "no-ändra "svar) efter presentationen av stimulans.
3. Dataanalys:
   OBS: Analysera data från rytmen uppfattning uppgiften genom att beräkna discriminability index (d ') på varje nivå i förändring (vid 8, 12, 16% av IOI / IBI) och för varje IOI / IBI. Ju högre d 'värde, desto större är känsligheten för anisochronies.
   1. Tänk svaren (n = 48) som uppkommer genom varje deltagare för en given stimulus, inspelade i utdatafilen av den programvara som används för att köra beteendeexperiment. Räkna antalet svar när anisochrony närvarande i stimulans har blivit korrekt detekteras. Beräkna Hits hastigheten (dvs, antal träffar / antal förändrings stimuli).
   2. Räkna antalet svar när deltagaren rapporterade en förändring i intervallet mellan stimuli eller beats när det inte fanns någon förändring. Beräkna Falskt Alarm (FA) hastighet (dvs antal FA / antal nej-change stimuli).
   3. Beräkna z -score för Hits takt och FA räntesats enligt följande NORMINV Matlab-funktionen (z-poäng = NORMINV (Träffar ränta eller FA-takt)). Subtrahera z -score för FA hastigheten från z -score för Hits räntan för att få d '.
4. Utvärdering av Individuella resultat:
   OBS: Jämför prestandan hos en deltagare till en normativ eller kontrollgrupp för att avslöja fall av dålig rytm uppfattning. När det gäller resultaten av synkroniseringsuppgifter, utföra en korrigerad t-test med användning av singlims datorprogram.
   1. Öppna singlims datorprogram. Ange medelvärdet och SD av d 'och provstorleken av normativa eller kontrollgruppen. Ge d 'värdet för den deltagare som ska jämföras med den normativa eller kontrollgruppen.
      OBS: Deltagaren presterade signifikant sämre än den normativa eller kontrollgruppen när de två-tailed sannolikhet för den korrigerade t-test är under 0,05.

Representative Results

De uppgifter som beskrivs ovan har använts med framgång för att karakterisera tids förmågor hos personer utan musikalisk utbildning ^2,34-36. I en nyligen representativ studie om beat-dövhet ^2, var en grupp på 99 icke-musiker (universitetsstudenter) skärmad med två enkla synkroniseringsuppgifter. Deltagarna synkroniserade sitt finger knacka med en isokront sekvens och en musikalisk utdrag på en bekväm tempo (med en IOI / IBI 600 msek). Tio av deltagarna visade särskilt dålig synkronisering med åtminstone en av de två stimuli och kallades "fattiga synchronizers". Dessa deltagare visade synkroniseringsnoggrannhet som avvek med mer än 2 SD från medelvärdet i det avskärmade gruppen; synkronisering konsistens var lägre än 2 SD från medelvärdet av gruppen. De jämfördes med en grupp på 23 deltagare (kontroller) som var slumpmässigt utvalda bland de elever som inte uppvisar dålig synkronisering påscreenings uppgifter. Fattiga synchronizers och kontroller lämnades till noggranna tester med synkronisering och rytm perceptions uppgifter som beskrivs här. Ordningen på de uppgifter och stimuli motverkades över deltagarna.

Sekvenser av gäng tider samlats in synkroniseringsuppgifter tjänade att beräkna synkroniserings noggrannhet och konsekvens för fattiga synchronizers och kontroller med olika stimulerings stimuli och på olika IOI / Ibis. Mean resultat sin noggrannhet och konsekvens illustreras i Figur 2 och Figur 3, respektive. Dessa data visar att både fattiga synchronizers och kontroller förutse signifikant stimulering vid knacka tillsammans med en isokront sekvens. Detta fenomen, som kallas "betyda negativ Asynkron kommunikation," är välkänd i gäng studier ^27,45. Genomsnittlig negativ Asynkron kommunikation tenderar att minska eller försvinna med stimuli (t.ex. musik ochbuller) som är mer komplexa än isokront presenterade toner, en effekt rapporterades också i tidigare studier ^45. Observera att fattiga synchronizers inte skiljer sig från kontroller när det gäller exakthet. Alltså inte noggrannheten inte vara en åtgärd som är tillräckligt känslig för att upptäcka takt dövhet eller dålig synkronisering. Resultaten var mer avslöjande när man överväger synkronisering konsistens. Fattiga synchronizers var betydligt mindre konsekvent än kontroller på alla stimuli och IOIs / Ibis. Denna skillnad var större när deltagarna knackade tillsammans med isokrona sekvenser och musik jämfört med buller (över tempon). Därför är mycket känslig för synkroniserings underskott synkronisering konsekvens och därmed utgör en idealisk åtgärd för att avslöja och karakterisera individuella skillnader. Representativa resultat från samma studie framkommer under de rytmperceptions uppgifter visas i Figur 4. Som framgår, både fattiga synchronizers och kontrolls påverkades av mängden förändring i hörsel sekvensen (dvs större avvikelser i sekvensen är lättare att upptäcka) i både isokrona stimuli och musik. Effekten av förändringen var statistiskt signifikant och är mer synlig i snabbare tempon. Men på gruppnivå, dålig synchronizers utförde inte sämre än kontroller i perceptuella uppgiften.

De resultat som erhållits i dessa sensomotoriska uppgifter (synkronisering konsistens) och i de rytmperceptions uppgifter användes för att avslöja fall av dålig synkronisering. För att illustrera det förfarande som används för att identifiera dessa villkor, var uppgifter från den representativa studien analyseras ytterligare för att utföra bedömningen av individuella skillnader. I tabell 1, är uppgifter som presenteras för de 10 fattiga synchronizers som identifierades i screeningtest. När deltagarna presterade signifikant sämre än kontroller på en av de uppgifter, som bestäms med korrigerade t-tests ^44, är värdena för deras prestationer presenteras i tabellen. De avskurna poäng för att identifiera en deltagare som en dålig synkroniserings i termer av synkronisering konsistensen var 0,92, 0,51 och 0,51 för isokrona sekvenser, musik och buller, respektive. De resultat som erhålls med de fattiga synkroniseringsdon i rytmperceptions uppgifterna jämfördes också med kontroller prestationer. I rytmen uppfattningen uppgift med en metronom, cut-off poäng (d ') var 0,33, 1,38, och 1,84 för en 8%, 12%, och 16% förändring i längd (i förhållande till sekvensen IOI), respektive. Med musik, de avskurna poäng var 1,52, 1,98 och 2,10 för de tre förändringar.

Denna enkla metod som används för att analysera individuella skillnader i tidpunkter domänen tillåter oss att avslöja profiler tidsstörningar (slå dövhet eller dålig synkronisering). Faktum dålig synkronisering kan eller inte kan åtföljas av bristrytmuppfattning. Dessutom gäller, individervisar svårigheter att synkronisera till takten kan utföra mer dåligt med en auditiv stimulus (t.ex. musik) än med de andra stimuli (t.ex., en isokront sekvens). Den representativa Studien visar olika profiler på nedskrivningsbehov. Till exempel, deltagare S2, S3, S8 och S9 visade dålig synkronisering mellan de flesta av stimulering, samt nedsatt rytmuppfattning. Nedskrivningar i både perceptuella och sensomotoriska timing har tidigare observerats i studier på medfödd Amusi ^12,16. Deltagare S1 och S5 visade ett annat mönster. De utförde på liknande kontroller i rytmen uppfattningen uppgiften, med d 'värden under cutoff. Felfri uppfattning i dessa två deltagare bekräftades i ytterligare uppgifter, såsom MBEA ^2,15. Men S1 och S5 var fattiga synkroniseringsdon, speciellt när gäng med komplexa stimuli som musik och amplitud-module brus. Till exempel, S5 prestanda was vid en slump vid synkronisering kranar till brus (dvs Rayleigh test var inte signifikant) och strax ovanför chans med musik (vid chans med 750 ms IBI). Liknande resultat erhölls för deltagare S6 och S10. Observera att denna dissociation mellan perceptuell och sensomotoriska timing inte kan förklaras av nedsatt motorisk kontroll eftersom deltagarna, trots deras dåliga synkronisering, fortfarande kunde peka på en spontan tempo, liknande kontroller. Slutligen, för vissa aktörer (till exempel, S2, S5 och S6), dålig synkronisering, jämfört med kontrollgruppen, kan selektivt oro endast en typ av stimuli (t.ex. komplexa stimuli som musik eller buller, i motsats till en metronom) . Sammanfattningsvis kan olika profiler av tidsstörningar bli upptäckt för de ovannämnda insatserna. Detta är särskilt relevant att belysa mekanismerna bakom olika tidsuppgifter, samt att undersöka det ömsesidiga beroendet mellan dessa mekanismer.

Figur 1:. Exempel på fördelningen av kranar i en synkroniserings rättegång Den resulterande vektorn R och dess riktning (vinkel theta, θ) indikeras. I exemplet vektorlängd = 0,95 och θ = -25 °. (Anpassad från Sowiński & Dalla Bella, 2013, med tillstånd.) ² Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2: Synkronisering noggrannhet för en grupp fattiga synchronizers (n = 10) och kontroller (n = 23) med olika stimulering vid olika IOI / Ibis ² förekomsten av stimulering (t.ex. toner o.r musikaliska beats) motsvarar 0 °. Negativa vinklar visar att i genomsnitt deltagarnas kranar föregå stimulerings stimuli (ledande), medan positiva vinklar visar att dessa kranar inträffar efter de stimuli (släpande). Felstaplar anger standardfelen i Mean (SEM). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3:. Synkronisering konsistens erhållits i en tidigare studie om en grupp fattiga synchronizers (n = 10) och kontroller (n = 23) med olika stimulering vid olika IOI / Ibis ² Konsekvens varierar från 0 (ingen synkronisering med en helt slumpmässig distribution av kranarna) och en (perfekt överensstämmelse med kranar som inträffar vid exakt samma tidsintervall före eller efter ti Han stimulerings stimuli). Felstaplar indikerar SEM. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4: Resultat från rytmen uppfattningen uppgift (värden för d ') som erhållits i en tidigare studie om en grupp fattiga synchronizers (n = 10) och kontroller (n = 23) med den isokrona sekvens och med musik på olika IOI / Ibis . felstaplar visar SEM. (Anpassad från Sowiński & Dalla Bella, 2013, med tillstånd.) ² Klicka här för att se en större version av denna siffra.

1table1.jpg "/>
Tabell 1: Sammanfattning av de individuella resultat som erhållits i synkroniserings och rytm perceptions uppgifter av en grupp av 10 fattiga synchronizers Värden på de olika testerna redovisas endast när deltagarna presterade signifikant sämre än kontroller.. Deltagare som korrekt uppfattade avvikelser från anisochrony trots deras dåliga synkroniseringen anges i fetstil. (Anpassad från Sowiński & Dalla Bella, 2013, med tillstånd.) ^2. Klicka här för att se en större version av denna tabell.

Discussion

Målet med den beskrivna metoden är att ge en uppsättning uppgifter och analysstrategier för att karakterisera tids förmågor hos majoriteten av individer och upptäcka fall av slag dövhet eller dålig synkronisering. De kritiska stegen i protokollet involverar 1) installationen av de instrument som används för stimulans presentation och insamling av finger tapping uppgifter och ämnen svar, 2) datainsamling med två uppsättningar uppgifter (synkronisering och rytm uppfattning), 3) analys av synkronisering data med cirkulär statistik och rytmperceptionsdata och 4) utvärdering av individuella resultat. Dessa steg kan lätt utföras av utbildad praktiker. Dataanalys utförs med Matlab programvara genom att genomföra de åtgärder som beskrivs i vår protokollet. En grundläggande kunskap om cirkulär statistik krävs för en korrekt tolkning av synkroniseringsresultat.

Metoden har några fördelar jämfört med dem i den befintligalitteratur ^1,27,46. Först timing testas i uppgifter som innebär både perception och handling samt med jämförbar stimulans material. I de flesta av de tidigare studierna, är sensorimotor synkronisering och varaktighet uppfattning vanligtvis studeras oberoende med hjälp av en mängd olika uppgifter ^1,27. Det finns dock tecken på att perception och handling i tid bearbetning kan separera i patienter med hjärnskador ⁸ eller slå dövhet ^2, som tidigare observerats i tonhöjd bearbetning ^17,22-25. Det är viktigt att utnyttja en uppsättning av uppgifter som kan upptäcka dessa dissociations utan att påverkas av valet av auditivt material. De uppgifter som föreslås i de metoder som illustreras här är framgångsrika i att visa de dissociations mellan perception och handling i tid bearbetning. Men vi är medvetna om det faktum att ytterligare en bekräftelse på denna dissociation skulle kräva testning av perceptuella och sensomotoriska timing med ett bredare spektrum av arbetsuppgifter, evaluating en mängd tids förmågor. Detta mål kan uppnås genom att använda ett batteri av tester, såsom BAASTA ^35, samt genom att inkludera tempo avlyssning och anisochrony uppgifter upptäckt (med en maximal sannolikhet förfarande för beräkning detekteringströsklar) och H-BAT ^36. För det andra, är synkronisering och perceptions arbetsuppgifter utförs med både enkla och mer komplexa hörsel material; den senare inkluderar antingen alla element i ett musikstycke (t.ex. tonhöjd och rytmisk struktur) eller enbart dess rytmiska egenskaper (dvs, amplitudmodulerad buller). Variation i musikaliska materialet kan ge optimala förutsättningar för att upptäcka nedsatt timing, vilket kan begränsas till metrisk bearbetning och slå extraktion vid bearbetning komplexa rytmiska stimuli som musik. Slutligen illustreras vi nämnda cirkulär statistik är en värdefull och relativt enkel metod som kan användas för att analysera synkroniseringsprestanda, såsom har visats i föregåendestuderar ^2,40,41. Denna metod har några fördelar, vilket gör det särskilt väl lämpad för att avslöja och karaktärisera individuella skillnader i sensorimotorisk synkronisering ^2,40. Cirkulära statistik kräver inte ett ett-till-ett-förhållande mellan kranar och stimulering, ett tillstånd som sällan uppfylls i deltagare som visar dålig synkronisering. Till exempel, beat-döva individer, barn och fattiga synchronizers tenderar att utelämna kranar eller producerar mer än en kran som motsvarar samma stimulering stimulans ^40. Detta gör beräkning av synkroniseringsnoggrannhet omöjligt i många fall. Genom att inte kräva en en-till-en motsvarighet mellan kranar och stimuleringspulser, cirkulär statistik övervinna denna svårighet, så att alla kranar kan analyseras.

De representativa resultat som lyfts fram i denna uppsats visar att en uppsättning beteende arbetsuppgifter med fokus på både sensorimotorisk synkronisering med finger tapping och upptäcka oegentligheten (anisochrony) i rytmiska sekvenser är tillräckligt känslig för att individuella skillnader i perceptuell och sensomotoriska timing. Dessa uppgifter och åtgärder tillåter fall där perceptuella timing dissocierar från sensorimotor timing att bli upptäckt, vilket visas i en färsk studie från vårt laboratorium ^2. Vi förväntar oss att användningen av dessa uppgifter och metoder (t.ex. inom omfattande batterier av test) för att undersöka systematiskt perceptuella och sensomotoriska timing förmågor kan framgångsrikt utvidgas till populationer av patienter med hjärnskador ^47, neurodegenerativa sjukdomar (t.ex., Parkinsons sjukdom) ^{11, 35,} eller störningar i utvecklingen (t.ex. Attention Deficit Hyperactivity Disorder) ^48. En grundlig utvärdering av perceptuell och sensomotoriska timing i dessa patientpopulationer har potential att bana väg för rehabiliteringsstrategier när tids förmågor verkar spela en avgörande roll (t.ex. i rehabiliteringen av gångart i patienter med Parkinsons sjukdom via hörsel cueing) ^49,50.

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.