Abstract
Oltre a menomazioni di comunicazione sociale e la presenza di interessi ristretti e comportamenti ripetitivi, deficit di elaborazione sensoriale sono ormai riconosciute come un sintomo di base in disturbi dello spettro autistico (ASD). La nostra capacità di percepire e interagire con il mondo esterno è radicata in elaborazione sensoriale. Ad esempio, l'ascolto di una conversazione comporta elaborazione dei segnali uditivi provenienti dal diffusore (tenore di discorso, la prosodia, sintassi), così come le informazioni associate visiva (espressioni facciali, gesti). Collettivamente, la "integrazione" di questi multisensoriali (cioè, audiovisivi combinato) pezzi di risultati d'informazione in una migliore comprensione. Tale integrazione multisensoriale ha dimostrato di essere fortemente dipendente dalla relazione temporale degli stimoli accoppiati. Così, gli stimoli che si verificano in prossimità temporale sono altamente suscettibile di provocare benefici comportamentali e percettive - guadagni crede di essere riflettente dellaIl giudizio di sistema percettivo della probabilità che questi due stimoli provenivano dalla stessa fonte. Modifiche in questa integrazione temporale si prevede di modificare fortemente processi percettivi, e sono tali da intaccare la capacità di percepire con precisione e interagire con il nostro mondo. Qui, una batteria di compiti studiati per caratterizzare i vari aspetti della trasformazione temporale sensoriale e multisensoriale in bambini con ASD è descritto. Oltre alla sua utilità in autismo, questa batteria ha un grande potenziale per caratterizzare cambiamenti nella funzione sensoriale in altre popolazioni cliniche, oltre ad essere utilizzato per esaminare i cambiamenti in questi processi tutta la vita.
Introduction
Ricerca neuroscientifica tradizionale ha spesso affrontato comprendere la percezione sensoriale, concentrandosi sulle singole modalità sensoriali. Tuttavia, l'ambiente è costituito da una vasta gamma di input sensoriali che vengono integrati in una visione percettiva unitaria del mondo in un modo apparentemente senza sforzo. Il fatto che noi esistiamo in un ricco ambiente così multisensoriale richiede che noi comprendere meglio il modo in cui il cervello combina le informazioni tra i diversi sistemi sensoriali. La necessità di questa comprensione è ulteriormente amplificata dal fatto che la presenza di più parti di informazioni sensoriali spesso comporta sostanziali miglioramenti nel comportamento e la percezione 1-3. Per esempio, c'è un grande miglioramento (fino a 15 dB del rapporto segnale-rumore) nella capacità di comprendere discorso in un ambiente rumoroso se l'osservatore può anche vedere movimenti delle labbra dell'oratore 4-7.
Uno dei fattori principali checolpisce come i diversi input sensoriali vengono combinati e integrati è la loro vicinanza temporale relativa. Se due indizi sensoriali avvengono ravvicinati nel tempo, una struttura temporale che suggerisce un'origine comune, essi sono altamente suscettibili di essere integrati come evidenziato dai cambiamenti nel comportamento e la percezione 8-12. Uno dei più potenti strumenti sperimentali per esaminare l'impatto della struttura temporale multisensoriale su risposte comportamentali e percettive è il giudizio simultaneità (SJ) mansioni 13-16. In tale compito, multisensoriale (ad esempio, visivo e uditivo) stimoli sono abbinati a vari asincronie stimolo insorgenza (SOA) che vanno da obiettivamente simultanea (es., Un temporale, offset 0 msec) ad altamente asincrona (ad esempio, 400 msec). I partecipanti sono invitati a giudicare gli stimoli come simultanea o non tramite un semplice tasto. In tale compito, anche quando gli stimoli visivi e uditivi sono presentate SOA di 100 msec o più, soggetti riferiscono che la coppiaera simultanea su una grande proporzione di prove. La finestra di tempo in cui due ingressi possono verificarsi e hanno una elevata probabilità di essere percepita come si verificano simultaneamente è noto come la finestra temporale di rilegatura (TBW) 17-19.
Il TBW è un costrutto altamente etologico, in quanto rappresenta le regolarità statistiche del mondo che ci circonda 19. La "finestra" fornisce la flessibilità per la specifica di eventi di origine comune; uno che permette di stimoli che si verificano a distanze differenti con differenti tempi di propagazione (fisici e neurali) di essere ancora "legato" tra loro. Tuttavia, anche se la TBW è un costrutto probabilistico, le modifiche che si espandono (o contratto) la dimensione della finestra possono avere cascata ed effetti potenzialmente negativi sulla percezione 20,21.
Disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disordine dello sviluppo neurologico che è stata diagnosticata o classicamenten base dei deficit nella comunicazione sociale e la presenza di interessi ristretti e comportamenti ripetitivi 22. Inoltre, e come recentemente codificata nel DSM-5, i bambini con ASD spesso mostrano alterazioni nelle loro risposte agli stimoli sensoriali. Invece di essere limitato a un solo senso, questi deficit spesso comprendono molteplici sensi, compreso l'udito, il tatto, l'equilibrio, il gusto e la visione. Insieme a una presentazione "multisensoriale" tale, gli individui con ASD spesso mostrano deficit nella sfera temporale. Collettivamente, queste osservazioni suggeriscono che la funzione temporale multisensoriale può essere preferenzialmente alterato nell'autismo 17,23-25. Anche se concorde con la vista della funzione sensoriale alterata in ASD, cambiamenti nella funzione temporale multisensoriale può anche essere un fattore importante per i deficit di comunicazione sociale in ASD, data l'importanza di una rapida e accurata vincolante di stimoli multisensoriali per le funzioni sociali e di comunicazione. Prendete comen esempio lo scambio discorso sopra descritto in cui le informazioni importanti sono contenute sia uditivo e modalità visive. Infatti, questi compiti sono stati utilizzati per dimostrare differenze significative nella larghezza della TBW multisensoriale in bambini ad alto funzionamento con autismo 26-28.
Per la sua importanza per la normale funzione percettiva, le sue potenziali implicazioni per i processi di ordine superiore come la comunicazione sociale (e di altre abilità cognitive), e la sua rilevanza clinica, una batteria di compiti studiati per valutare multisensoriale funzione temporale nei bambini con ASD è descritto.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Dichiarazione etica: Tutti i soggetti devono fornire il consenso informato prima dell'esperimento. La ricerca qui descritto è stato approvato dalla Vanderbilt University Medical Center Institutional Review Board.
1. dell'esperimento Impostazione
- Chiedere ai partecipanti di completare le attività in una, controllato suono stanza scarsamente illuminata.
NOTA: considerare l'implementazione di un programma visivo 29,30 come parte del disegno dello studio. Anche se ogni compito in questa batteria è relativamente breve, l'esecuzione di diversi compiti di fila può causare stanchezza in alcuni bambini, sia con lo sviluppo tipico (TD) e con ASD. Una tabella visiva dovrebbe includere tutte le attività previste (entrambe le attività e l'udito di screening / visione), così come piccole pause. Tale struttura contribuirà all'elaborazione di una esperienza di ricerca complessivamente positivo per il partecipante, ed è stato anche dimostrato di suscitare risposte più precise in alcune attività 31. Apporre una mentoniera al tavolo dove il partecipante siederà, mentre il completamento del compito, con il monitor del computer collocati 60 cm di distanza dal partecipante. Questo per garantire che gli stimoli sono la stessa intensità per ciascun partecipante. Utilizzare cuffie o altoparlanti con cancellazione del rumore per la consegna stimolo uditivo. - A causa delle differenze nelle singole piattaforme sperimentali (scheda audio, scheda grafica, sistema operativo, ecc), verificare la durata di stimolo e stimolo asincronie insorgenza (SOA) con un oscilloscopio, celle fotovoltaiche, e microfono su ogni computer per l'esperimento.
NOTA: A seconda della piattaforma individuale (per esempio, una scheda audio lento), effettuare le regolazioni per il codice esperimento in modo che i tempi di presentazione dello stimolo è accurato.
2. Stimoli
- Generare 2 .wav o .mp4 file con durata di 16 msec (tra cui un 2-3 msec su rampa e rampa di decelerazione) a 500 Hz e 1000 Hz. Per fare ciò,specificando un'onda sinusoidale di frequenza desiderata con un graduale rampa fino alla massima ampiezza, seguita da una rampa di decelerazione al termine del tono. Salvare l'onda sinusoidale come file uditivo. Verificare il volume di ogni tono con un misuratore di livello di pressione sonora per verificare che si è giocato a 60 dB. Se si utilizzano diffusori per presentare stimoli uditivi, il suono dovrebbe essere testato a distanza dallo schermo (dove il partecipante siederà) 60 cm. Se saranno utilizzati cuffie, misurare il volume direttamente accanto a ogni cuffia.
NOTA: È facile mantenere il computer in un volume standard e regolare il volume del tono conseguenza regolando il codice utilizzato per generare lo stimolo o un programma di editing audio. - Creare stimoli visivi da specificando le dimensioni e la posizione del flash nel codice esperimento, o generando un'immagine bitmap o JPEG con uno sfondo nero e un anello bianco incentrata su una fissazione mirino, e la visualizzazione al momento opportuno. Impostare la duratadel flash visiva a 16 ms nel codice dell'esperimento.
- Stimoli vocali record da un madrelingua in una stanza tranquilla nei confronti di un semplice sfondo bianco dalle spalle in su con l'altoparlante al centro del telaio. Registrare le stimoli video con la più alta risoluzione disponibile videocamera. In alternativa, i video stimolo accessibili al pubblico possono essere utilizzati se lo si desidera.
NOTA: Video e audio dell'altoparlante dire le sillabe "ba" e "ga" sono necessari per questo esperimento.- L'utilizzo di qualsiasi programma di editing video, esportare la componente uditiva di ogni traccia e salvarli come file .wav separato. Fate questo andando nella finestra delle impostazioni di esportazione e selezionare "file audio wav" dal menu a discesa "Format". Controllare "Export Audio" e quindi fare clic su "Esporta" per la parte inferiore della finestra Impostazioni di esportazione.
- Avanti, esportare la componente visiva (ad esempio, il video silenziosa) di ciascuna una tracciad salvare come file .avi separato. Fate questo andando nella finestra delle impostazioni di esportazione e selezionare "compresso AVI" dal menu a discesa "Format". Controllare "Export Video" e quindi fare clic su "Esporta" per la parte inferiore della finestra Impostazioni di esportazione.
- Infine, rimuovere il componente uditiva del brano "ga" e sostituirlo con la componente uditiva del brano "ba" per rendere lo stimolo McGurk. Per fare ciò selezionate il file ".avi" dal desktop nel come sorgente video selezionando "Source", in questo caso "ga_VOnly.avi". Analogamente selezionare l'altra video "ba_Aonly.avi". Nel menu Esecuzione del programma, verificare che il video (V1) "Video 1" fonte è "ga_VOnly.avi" e l'audio (A1) "Audio 1" fonte è "ba_Aonly.avi". Verificare che la comparsa dello stimolo visivo "ga" è temporalmente allineata con i sti uditivemulus "ba".
NOTA: È importante che gli stimoli uditivi sono uguali registrazione esatto sia nel audiovisivi e uditiva solo stimolo (non solo la stessa sillaba) in modo che l'unica differenza tra un "ba" audiovisivo e lo stimolo McGurk è il componente video. Ciò garantirà che si può fare un valido confronto esaminare l'influenza dello stimolo visivo sulla sillaba uditivo percepita.
3. Task Batteria
NOTA: questa operazione richiede che tutti i partecipanti siano in grado di comprendere e rispettare le istruzioni verbali da sperimentatore.
- Assicurarsi che tutti i partecipanti hanno una visione normale effettuando uno screening semplice prima del test. Utilizzare un grafico occhio Snellen a 20 piedi e chiedere al partecipante di leggere ogni riga con entrambi gli occhi aperti (i partecipanti saranno visualizzazione stimoli con entrambi gli occhi aperti). Registrare la linea più bassa che parteicipants riportano con precisione gli stimoli visivi. I partecipanti devono avere una visione 20/40 o migliore.
- Assicurarsi che tutti i partecipanti hanno un udito normale testando soglie uditive a 500, 1.000, 2.000, e 4.000 Hz in ciascun orecchio. Effettuare esami uditivi dovrebbe essere completato in una stanza controllata suono con un audiometro.
- Per trovare la soglia di un partecipante, incaricare il partecipante di alzare la mano ogni volta che rileva un tono. Gioca un tono 500 Hz impulsi indirizzato per l'orecchio destro a partire da 35 dB e diminuire il volume in 5 dB. Quando un partecipante non rileva un segnale, aumentare il volume in 5 dB per verificare il volume percepibile basso. Ripetere questa procedura con ogni frequenza, e quindi ripetere tutte le frequenze di tono nell'orecchio sinistro. I partecipanti devono avere soglie di 20 dB o inferiore.
- Assicurarsi che i partecipanti siano in grado di comprendere e rispettare le istruzioni verbali misurando sia IQ e competenze linguistiche ricettive con standardmisure neuropsicologiche prima del test. I partecipanti devono avere un QI misurato di 70 o più. Se lo si desidera, ulteriore test neuropsicologici può essere completata in questo momento.
4. simultaneità Giudizio (SJ)
NOTA: Il compito SJ è un due alternative a scelta forzata compito (2-AFC) ed è costituito da un anello di visual e 1.000 Hz tono uditivo presentato a vari SOA (negativo = uditivo precedente visiva, positivo = procedimento uditivo visivo) presentati in ordine casuale .
- Assicurati di includere abbastanza grande SOA (almeno -400 a +400 msec) per ottenere una misurazione accurata di tutta la larghezza della TBW (tipico set di stimolo: -400, -300, -200, -150, -100, - 50, 0, 50, 100, 150, 200, 300, 400 msec SOA). Utilizzare la stessa serie di SOA per ogni partecipante, che consente una più facile comparazione delle prestazioni dell'attività tra i partecipanti. Presentare un minimo di 20 prove per SOA per una stima precisa. Il compito richiede circa 15-20 minuti per completare. Fornire una breve pausa ogni 100 prove per ridurre l'affaticamento partecipante.
- Istruire il partecipante ad osservare un flash e un segnale acustico e spiegare che il loro compito è quello di decidere se il flash e beep si sono verificati nello stesso tempo o in tempi diversi. Istruzioni al partecipante di premere "1" sul tastierino numerico, se gli stimoli verificati contemporaneamente, o "2", se gli stimoli sono verificati in un momento diverso.
NOTA: Se una casella di risposta è disponibile, questo può essere utilizzato anche per raccogliere risposte. Includere queste stesse istruzioni visualizzate risposta dopo ogni prova. - Come sostituto alternativa il flash e beep con un token discorso visivo e uditivo (mouthed "ba" e ha espresso "ba") e presente alla stessa SOA con la stessa istruzione compito ("Same tempo o tempi diversi?"). In questo modo, confrontare la TBW di stimoli di varia complessità e contenuto sociale all'interno dei singoli soggetti27.
5. Temporal Order Sentenza (TOJ)
NOTA: Il compito uditivo TOJ è un compito 2-AFC utilizzato per esaminare l'acutezza temporale di elaborazione uditiva. Il compito visivo TOJ è un compito 2-AFC utilizzato per esaminare l'acutezza temporale di elaborazione visiva. Il compito multisensoriale TOJ è un compito 2-AFC utilizzato per esaminare l'acuità temporale attraverso audizione e la visione. Ogni attività richiede circa 10 - 15 minuti per completare.
- Nel compito uditivo TOJ, istruire il partecipante di ascoltare due segnali acustici presentati (500 Hz e 1000 Hz) a vari ritardi e chiedere al partecipante di premere "1" se il tono più alto è giocato prima o premere il tasto "2" se il tono più basso è giocato prima. Presenti 20 prove per ogni SOA in ordine casuale.
NOTA: Rispetto al compito SJ, vi è una gamma dinamica molto inferiore di SOA su cui percezione uditiva unisensory e cambiamenti visivi ordine temporale, Perciòe utilizzare un set di stimolo in cui SOA più piccoli sono più pesantemente rappresentate (tipico set di stimolo: -250, -200, -150, -75, -50, -35, -20, -10, 10, 20, 35, 50, 75 , 150, 200, 250 msec SOA, dove negativo = tono più alto precedente tono più basso, positiva = tono basso di procedere tono più alto) per i compiti TOJ unisensory. - Nel compito visivo TOJ, istruire il partecipante di osservare due cerchi (sopra e sotto una fissazione mirino centrale) a vari ritardi e chiedere al partecipante di premere "1" se il cerchio in alto appare prima o premere se appare "2" il cerchio in basso prima. Presenti 20 prove per ogni SOA in ordine casuale.
NOTA: In questo compito, SOA negativi indicano che il cerchio in alto è stato presentato prima e positivi SOA indicano che il cerchio in basso è stata presentata prima. - Nel compito audiovisiva TOJ, istruire il partecipante ad osservare un piccolo flash centrale e ascoltare un singolo tono (1000 Hz) a vari ritardi e chiedere al partecipante t o premere il tasto "1", se il segnale acustico è stato presentato prima o premere "2" se il flash è stata presentata prima. Presenti 20 prove per ogni SOA in ordine casuale.
NOTA: La precisione nella TOJ audiovisiva è in genere molto peggio rispetto alla TOJ uditivo unisensory e compiti TOJ visivi. Ciò richiede una più ampia gamma di SOA rispetto ai compiti unisensory TOJ (tipico set di stimolo: -300, -250, -200, -150, -100, -80, -50, -20, 0, 20, 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300). In questo compito, SOA negativi indicano che la uditivo è stato presentato il primo e positivo SOA ha indicato che la visuale è stato presentato prima.
NOTA: Come con il compito SJ, il compito TOJ può essere adattato per esaminare l'elaborazione temporale tra più tipi di stimoli. Qui il compito TOJ è stato completato con stimoli semplici (beep acustici e lampi visivi), ma questo può essere espansa a guardare altre coppie di stimolo come il linguaggio e il movimento biologico 24.
NOTA: L'illusione McGurk è costituito da un video della sillaba visivo "ga" in coppia con una registrazione uditiva della sillaba "ba". Molti soggetti effettivamente fondere le sillabe visive e uditive e percepire questa coppia come la sillaba "da" o "tha" 32.
- Istruire i partecipanti di osservare diverse sillabe e chiedere al partecipante di segnalare la sillaba che hanno percepito. In un blocco presenti 20 studi ciascuno dei sillabe unisensory (solo sillabe uditive (A- "ba", A- "ga") e solo sillabe visivi (V- "ba", V- "ga") in ordine casuale. In un secondo blocco, presenti 20 studi ciascuno dei sillabe audiovisivi (AV "ba", AV "ga", e il "ba" A- / V- "ga" McGurk stimolo) in ordine casuale. Chiedere al partecipante di premere la lettera sulla tastiera corrispondentesillaba percepito ("premere b per ba, premere g per ga, premere d per da premere t per tha"). Questo compito richiede circa 5 - 10 minuti totali per completare.
- Una stima più conservativa consiste in un formato risposta aperta 33 in cui il partecipante riporta ad alta voce la sillaba percepita e la risposta viene registrata dallo sperimentatore.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Questa batteria compito si è dimostrato molto efficace nel misurare le differenze individuali nel settore della trasformazione temporale in individui con e senza ASD 17,18,23,27. Per l'attività SJ, tracciare i dati risultanti da ogni singolo soggetto mediante il calcolo della percentuale di risposte ad ogni SOA quell'argomento risposto "sincrono" e poi il montaggio della curva di risposta risultante con una curva gaussiana. Come illustrato in figura 1A, vi è una finestra di tempo in cui coppie stimolo visivo-uditivo possono essere rappresentati con un ritardo e saranno percepiti come sincrono su una proporzione elevata di prove. La larghezza delle "sinistra" (che coprono uditivo-primi asincronie) e "destra" (che copre asincronie visivi prima) della TBW viene misurato calcolando la larghezza della finestra da 0 ms alla SOA su ogni lato che corrisponde risposte 50% sincrone (linee tratteggiate, la figura 1A). Un risultato robusto attraverso botpartecipanti h TD e popolazioni cliniche è che il diritto TBW (visivo prima) è in genere più larga della sinistra (uditivo prima) TBW. I partecipanti con ASD mostrano anche una TBW più ampia rispetto ai loro omologhi TD (Figura 1B).
Per i compiti TOJ, i dati di ogni singolo soggetto viene dapprima tracciati calcolando la percentuale di risposte ad ogni SOA che lo stimolo "positivo" è stata percepita come presentato prima (superiore tono, cerchio inferiore, flash visivo), e la risposta risultante curve da ogni attività sono in forma con una curva gaussiana cumulativa. Curve Esempio TOJ da un unico TD soggetto sono illustrati nella Figura 2. Mentre le prestazioni su compiti TOJ unisensory è estremamente preciso per tutti, ma i più piccoli SOA (2A e 2B), determinando l'ordine temporale attraverso modalità è molto più difficile, in quanto indicizzato da un molto più bassa della curva (2C) e un deterioramento della precisione (2D </ Strong>) per l'attività multisensoriale TOJ. Il punto di simultaneità personale (PSS) per ogni soggetto è misurato calcolando la SOA in cui i soggetti effettuano al caso (vedi linea tratteggiata, Figura 2A-C). Eseguire un t-test per stabilire se ci sono differenze tra i gruppi. Per confrontare le prestazioni tra le attività o attraverso soggetti, calcolare la precisione ad ogni SOA e la trama in funzione del ritardo tra la coppia di stimolo (collasso in tutto il SOA positivo e negativo ad ogni ritardo, vedi Figura 2D). Alcuni studi che hanno esaminato elaborazione sensoriale in ASD hanno trovato vari compiti TOJ tra ASD e TD gruppi 23,34, mentre altri non hanno osservato differenze significative tra i gruppi di 27. La ragione di queste discrepanze non è chiara, anche se elevata eterogeneità tra gli individui con ASD 35 e lievi differenze nella struttura compito attraverso questi studi possono avere un ruolo.
Percezione McGurkviene analizzato calcolando la proporzione di prove che il partecipante percepito percetto "da" fuso rispetto al numero totale di prove presentati. Esempio risultati del compito McGurk sono indicati per un gruppo ASD e TD soggetto in Figura 3A. Anche all'interno dello stesso individuo, risposte allo stimolo possono spesso variano da prova a prova, quindi è utile considerare la distribuzione di tali risposte. Non ci sono attualmente un certo dibattito in letteratura circa le differenze di integrazione multisensoriale come indicizzato dalla percezione McGurk. Alcuni gruppi hanno scoperto che i soggetti TD hanno aumentato la percezione McGurk rispetto a ASD sottopone 27,36, mentre altri hanno trovato che i soggetti con ASD avevano maggiore McGurk percezione 37. Alcune di queste discrepanze possono essere spiegate dalle differenze di stimolo McGurk utilizzata in ciascuno studio. Alcuni stimoli McGurk sono "forti" di altri (ad esempio, sono più propensi a suscitare l'illusorio McGurk percept su una proporzione elevata di prove per un soggetto) di altri, che può essere quantificato con un modello recente di variabilità McGurk percezione 38. Come esempio dell'utilità di questa batteria, differenze individuali nel trattamento temporale (come la larghezza della TBW) possono essere correlati con differenze di prestazioni su un compito percettivo come l'illusione McGurk (Figura 3B). Diversi studi hanno osservato un legame tra acuità temporale nel compito SJ e le differenze di percezione di percezione del linguaggio nel compito McGurk e altre misure di integrazione multisensoriale 18,27.
Figura 1. simultaneità Sentenza (SJ) risultati. Dati rappresentativi dalla sentenza Simultaneità (SJ) attività per un unico soggetto ASD (età = 8) e un solo TD soggetto (età = 9). (A (B) le curve Equipaggiata TBW per lo stesso ASD soggetto in blu e un solo TD soggetto è mostrato in rosso. Il soggetto TD ha un piccolo TBW (sinistra TBW = 166 msec, giusto TBW = 196 msec) del soggetto ASD. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. temporale Order Giudizio (TOJ) risultati. I dati rappresentativi dalla sentenza temporale Order (TOJ) attività da un unico TD soggetto (età = 15). (A) i dati grezzi e la curva attrezzato per unuditory compito TOJ. I dati sono riportati in funzione di passo inferiore prime risposte in tutto il diverso SOA (SOA negativi indicano tono più alto è venuto prima, SOA positivi indicano passo inferiore venuto prima). (B) i dati grezzi e la curva attrezzato per compito visivo TOJ. I dati sono riportati in funzione del cerchio fondo prime risposte in tutto il SOA (SOA negativi indicano top cerchio è venuto prima, SOA positivi indicano cerchio in basso è venuto prima). (C) i dati grezzi e la curva attrezzato per multisensoriale TOJ. I dati sono riportati in funzione di Flash visiva prime risposte in tutto il SOA (negativo indica il segnale sonoro è venuto prima, SOA positivi indicano il flash visivo è venuto prima). (D) Gli stessi dati di AC tracciate la precisione media (corretta identificazione di ordine temporale) ad ogni ritardo (crollato attraverso la SOA negativo e positivo). Clicca qui per view una versione più grande di questa figura.
Figura 3. risultati McGurk task e raffronto delle prestazioni McGurk con prestazioni giudizio simultaneità. Dati rappresentativi del compito McGurk con ASD e gruppi soggetti TD, adattato con il permesso di 27. (A) Le risposte allo stimolo McGurk per TD (mostrati in nero) e ASD (indicati in rosso) soggetti. A causa della variabilità delle risposte per lo stesso stimolo anche all'interno dei singoli soggetti e tra i soggetti in un gruppo, le risposte sono mostrati come la percentuale di studi che sono stati percepito come ogni fonema. Soggetti ASD sentito la sillaba uditivo "ba", a una percentuale maggiore di prove rispetto ai soggetti TD, mentre i soggetti TD sentito il fuso audiovisiva sillaba "da" in una percentuale maggiore di prove di ASSoggetti D. (B) Correlazione tra la larghezza della finestra di legame temporale (TBW) dal compito SJ e la proporzione di prove in cui il fuso audiovisiva sillaba "da" è stata percepita dallo stimolo McGurk nello stesso gruppo di soggetti ASD. C'è stata una significativa correlazione negativa in cui la bassa percezione McGurk è stata correlata con una più grande TBW (r = 0.46, p <0.05). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Il manoscritto descrive gli elementi di una batteria psicofisico compito che vengono utilizzati per valutare l'elaborazione temporale e acutezza nella ricerca sensoriale e sistemi multisensoriali. La batteria ha ampia applicabilità per un certo numero di popolazioni ed è stato utilizzato dal nostro laboratorio, al fine di caratterizzare le prestazioni temporale audiovisiva in adulti tipici 18, bambini 10,39, e in bambini e adulti con autismo 17,23. Inoltre, è stato utilizzato per esaminare come i vari aspetti della batteria in relazione tra loro in correlazionale analisi 27, ed è attualmente in uso riferirsi misure sensoriali e multisensoriali prestazioni ai domini cognitivi, tra cui il linguaggio e la comunicazione, l'attenzione e funzioni esecutive. È importante notare che il principale limite di questa batteria compito per quanto riguarda testare individui con ASD è che il formato dei compiti richiede che i partecipanti hanno le competenze linguistiche ricettive capireistruzioni verbali e indicano questa comprensione. Come tale, la batteria è attualmente compito adatto solo per testare individui ad alto funzionamento con ASD.
L'enfasi della batteria sui fattori temporali si fonda l'importanza di questi fattori per la costruzione di rappresentazioni sensoriali e percettive veritiere. Nel regno multisensoriale, questo è meglio catturato nel costrutto di un multisensoriale "finestra temporale vincolante (TBW)," l'epoca del tempo in cui segnali uditivi e visivi in grado di influenzare fortemente l'un l'altro. Come suggerito in precedenza, questa finestra è un costrutto altamente ecologico, in quanto eventi sensoriali e loro energie associate accadere a distanze diverse. Così, la contabilità per le differenze nei tempi di propagazione dei segnali acustici e visivi, il cervello valuta struttura temporale audiovisiva in relazione a questa finestra, e permette così un giudizio probabilistico se le stimoli appartengono insieme o no. Questi dati strongly sostengono per la TBW come misura di acuità temporale e la forza di integrazione multisensoriale, e infatti è stato dimostrato che la larghezza di questa finestra appare correlata con la grandezza del processo di rilegatura, con quelli con finestre più piccole aventi grandi indici integrazione 18,27.
Oltre a essere un costrutto probabilistica tra gli individui, la TBW è anche molto dipendente stimolo e compito. Infatti, come evidenziato nella batteria qui presentato, funzione temporale multisensoriale può essere valutata utilizzando stimoli che vanno dai molto semplici e non ecologici (ad esempio, e bip) al etologicamente pertinente più segnali audiovisivi (cioè, di parola). Inoltre, la TBW può essere derivato da misure comprese le sentenze simultaneità, giudizi di ordine temporale, la percezione di stimoli illusorie, ecc Pertanto, l'uso collettivo di compiti che differiscono sia loro di stimolo e di attività contingenze fornisconola vetrina più completa in funzione temporale audiovisivi.
TBW di un individuo è misurata estraendo parametri da una curva adatta a prestazioni grezzo del partecipante dal compito SJ. Pertanto, si deve prestare attenzione a esaminare curva singoli soggetti 'adatta per garantire che la curva montato descrive con precisione i dati grezzi. Sebbene una serie di definizioni per misurare la larghezza del TBW esiste in letteratura, si suggerisce che i seguenti criteri utilizzati per confrontare agevolmente tutti soggetti con una sensazione differenze individuali nelle prestazioni. In primo luogo, la "sinistra" e "destra" TBW dovrebbe essere misurato da 0 msec (oggettivamente uditivo leader asincronia vs. asincronia leader visiva) in contrasto con l'individuo PSS (la media della curva montato). In secondo luogo, la larghezza deve essere misurata al 50% rapporto di prove sincrone (non il 50% della risposta massima per quel soggetto), catturando ilgamma di asincronie in cui un soggetto ha riportato "contemporaneamente" per la maggior parte delle prove. Poiché alcuni soggetti non riportano "contemporaneamente" per più del 75% delle prove su qualsiasi SOA, ciò consentirà il maggior numero di soggetti da includere nell'analisi.
Insieme con la sua utilità in caratterizzare multisensoriale funzione temporale in popolazioni "neurotipici" attraverso la vita, gli elementi della batteria incarico di cui sono stati utilizzati per valutare i processi sensoriali e multisensoriali in individui con ASD 26-28,37. Sebbene disturbi sensoriali sono stati classicamente associati con l'autismo, è solo di recente che questi disturbi sono entrati nel vernacolo di diagnosi, e che un apprezzamento più forte di come funzione multisensoriale alterata può contribuire al fenotipo autistico è stato guadagnato. Domini, infatti, il nucleo impattato nell'autismo (cioè, comunicazione sociale) sono rappresentazioni che sono costruiti sullabase di processi multisensoriali, suggerendo fortemente che le alterazioni in questi processi potrebbero avere effetti negativi sulla comunicazione sociale. Utilizzando elementi della batteria temporali qui descritto, è stato stabilito che multisensoriale acuità temporale è più povera in autismo, e che questa performance poveri è legato alla comprensione del parlato misure 28. I lavori in corso sta cercando di mettere in relazione i vari aspetti delle prestazioni temporali audiovisiva ad una serie di misure cognitive.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Oscilloscope | |||
| Photovoltaic cell | |||
| Microphone | |||
| Noise-cancelling headphones | |||
| Chin rest | |||
| Audiometer |
References
- Calvert, G. A., Spence, C., Stein, B. E. Handbook of Multisensory Processes. , MIT Press. (2004).
- Stein, B. E., Meredith, M. A. The Merging of the Senses. , 224 (1993).
- King, A. J., Calvert, G. A. Multisensory integration: perceptual grouping by eye and ear. Curr Biol. 11 (8), R322-R325 (2001).
- Stevenson, R. A., James, T. W. Audiovisual integration in human superior temporal sulcus: Inverse effectiveness and the neural processing of speech and object recognition. NeuroImage. 44 (3), 1210-1223 (2009).
- MacLeod, A., Summerfield, A. Q. A procedure for measuring auditory and audio-visual speech-reception thresholds for sentences in noise: rationale, evaluation, and recommendations for use. Br J Audiol. 24 (1), 29-43 (1990).
- Sumby, W. H., Pollack, I. Visual Contribution to Speech Intelligibility in Noise. J. Acoust. Soc. Am. 26, 212-215 (1954).
- Bishop, C. W., Miller, L. M. A multisensory cortical network for understanding speech in noise. J Cogn Neurosci. 21 (9), 1790-1805 (2009).
- Stevenson, R. a, Wallace, M. T. Multisensory temporal integration: task and stimulus dependencies. Exp Brain Res. 227 (2), 249-261 (2013).
- Colonius, H., Diederich, A., Steenken, R. Time-window-of-integration (TWIN) model for saccadic reaction time: effect of auditory masker level on visual-auditory spatial interaction in elevation. Brain Topogr. 21 (3-4), 177-184 (2009).
- Hillock, A. R., Powers, A. R., Wallace, M. T. Binding of sights and sounds: age-related changes in multisensory temporal processing. Neuropsychologia. 49, 461-467 (2011).
- Wallace, M. T. Unifying multisensory signals across time and space. Exp Brain Res. 158 (2), 252-258 (2004).
- Alais, D., Newell, F. N., Mamassian, P. Multisensory processing in review: from physiology to behaviour. Seeing Perceiving. 23 (1), 3-38 (2010).
- Conrey, B., Pisoni, D. B. Auditory-visual speech perception and synchrony detection for speech and nonspeech signals. J Acoust Soc Am. 119 (6), 4065-4073 (2006).
- Stevenson, R. A., Fister, J. K., Barnett, Z. P., Nidiffer, A. R., Wallace, M. T. Interactions between the spatial and temporal stimulus factors that influence multisensory integration in human performance. Exp Brain Res. 219 (1), 121-137 (2012).
- Wassenhove, V., Grant, K. W., Poeppel, D. Temporal window of integration in auditory-visual speech perception. Neuropsychologia. 45 (3), 598-607 (2007).
- Eijk, R. L. J., Kohlrauch, A., Juola, J. F., Van De Par, S. Audiovisual synchrony and temporal order judgments: Effects of exerpimental method and stimulus type. Percept Psychophys. 70 (6), 955-968 (2008).
- Foss-Feig, J. H. An extended multisensory temporal binding window in autism spectrum disorders. Exp Brain Res. 203 (2), 381-389 (2010).
- Stevenson, R. A., Zemtsov, R. K., Wallace, M. T. Individual differences in the multisensory temporal binding window predict susceptibility to audiovisual illusions. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 38 (6), 1517-1529 (2012).
- Wallace, M. T., Stevenson, R. A. The construct of the multisensory temporal binding window and its dysregulation in developmental disabilities. Neuropsychologia. 64C, 105-123 (2014).
- Hairston, W. D., Burdette, J. H., Flowers, D. L., Wood, F. B., Wallace, M. T. Altered temporal profile of visual-auditory multisensory interactions in dyslexia. Exp Brain Res. 166 (3-4), 474-480 (2005).
- Carroll, C. A., Boggs, J., O'Donnell, B. F., Shekhar, A., Hetrick, W. P. Temporal processing dysfunction in schizophrenia. Brain Cogn. 67 (2), 150-161 (2008).
- Kanner, L. Autistic Disturbances of Affective Contact. Nervous Child. 2, 217-250 (1943).
- Kwakye, L. D., Foss-Feig, J. H., Cascio, C. J., Stone, W. L., Wallace, M. T. Altered auditory and multisensory temporal processing in autism spectrum disorders. Front Integr Neurosci. 4, 129 (2011).
- Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7, 8 (2013).
- Bebko, J. M., Weiss, J. A., Demark, J. L., Gomez, P. Discrimination of temporal synchrony in intermodal events by children with autism and children with developmental disabilities without autism. J Child Psychol Psychiatry. 47 (1), 88-98 (2006).
- Stevenson, R. A. Brief Report: Arrested Development of Audiovisual Speech Perception in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (6), 1470-1477 (2013).
- Stevenson, R. A. Multisensory temporal integration in autism spectrum disorders. J Neurosci. 34 (3), 691-697 (2014).
- Stevenson, R. A. Evidence for Diminished Multisensory Integration in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (12), 3161-3167 (2014).
- Hodgdon, L. Q. Teaching children with autism: Strategies to enhance communication and socialization. Quill, Q. A. , Delmar. 265-286 (1995).
- Bryan, L. C., Gast, D. L. Teaching on-task and on-schedule behaviors to high-functioning children with autism via picture activity schedules. J Autism Dev Disord. 30 (6), 553-567 (2000).
- Liu, T., Breslin, C. M. The effect of a picture activity schedule on performance of the MABC-2 for children with autism spectrum disorder. Res Q Exerc Sport. 84 (2), 206-212 (2013).
- McGurk, H., MacDonald, J. Hearing lips and seeing voices. Nature. 264, 746-748 (1976).
- Colin, C., Radeau, M., Deltenre, P. Top-down and bottom-up modulation of audiovisual integration in speech. European Journal of Cognitive Psychology. 17 (4), 541-560 (2005).
- Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7 (8), (2013).
- Lenroot, R. K., Yeung, P. K. Heterogeneity within Autism Spectrum Disorders: What have We Learned from Neuroimaging Studies. Front Hum Neurosci. 7, 733 (2013).
- Irwin, J. R., Tornatore, L. A., Brancazio, L., Whalen, D. H. Can children with autism spectrum disorders 'hear' a speaking face. Child Dev. 82 (5), 1397-1403 (2011).
- Woynaroski, T. G. Multisensory Speech Perception in Children with Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 43 (12), 2891-2902 (2013).
- Magnotti, J. F., Beauchamp, M. S. The Noisy Encoding of Disparity Model of the McGurk Effect. Psychonomic Bulletin & Review. , (2014).
- Hillock-Dunn, A., Wallace, M. T. Developmental changes in the multisensory temporal binding window persist into adolescence. Dev Sci. 15 (5), 688-696 (2012).
