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Bola que despide con una velocidad uniformemente variable en una tarea de sincronización de metrónomo

Published: September 21, 2017 doi: 10.3791/56205
Automatic Translation
*1, *1, *1, 1
1Department of Psychology, Sun Yat-Sen University
* These authors contributed equally

Summary

El propósito de este protocolo es introducir la aplicación de una bola que despide con una velocidad uniformemente variable en una tarea de sincronización de metrónomo.

Abstract

Sincronización sensoriomotora (SMS), una capacidad humana fundamental para coordinar los movimientos con ritmos externos, durante mucho tiempo se ha pensado para ser específicas de la modalidad. En la tarea de sincronización de canonical metrónomo que requiere golpear ligeramente un dedo junto con una secuencia isocrónica, un hallazgo bien establecido es que la sincronización es mucho más estable a una secuencia auditiva de tonos auditivos que un visual secuencia de destellos visuales. Sin embargo, estudios recientes han demostrado periódicamente mover estímulos visuales puede mejorar sustancialmente sincronización con flashes visuales. En particular, sincronización de una bola que despide visual que tiene una velocidad uniformemente variable fue encontrado para no ser menos estable que la sincronización de tonos auditivos. Aquí, el protocolo actual describe el uso de la bola que despide con una velocidad uniformemente variable en una tarea de sincronización de metrónomo. Se incluye el uso de la bola que despide en secuencias con diferentes intervalos entre Inicio (IOI). Resultados representativos ilustran el rendimiento de sincronización de la bola que despide, en comparación con las actuaciones de tonos auditivos y visuales destellos. Teniendo en cuenta su rendimiento de sincronización comparable a la de tonos auditivos, la bola que despide es de particular importancia para abordar el tema de investigación actual de si arpillera mecanismos específicos de la modalidad de SMS.

Introduction

Sincronización sensoriomotora (SMS) se refiere a la coordinación de movimientos (por ejemplo, grifos dedo) con un ritmo externo y canónicamente se estudia mediante una tarea de sincronización sencillo metrónomo en la que el tema es necesaria para golpear ligeramente un dedo a lo largo de una secuencia isócrono1,2. La superioridad del auditorio en modalidad visual en la sincronización del metrónomo se ha establecido para más de un siglo: la sincronización es mucho más estable a una secuencia auditiva que consiste en tonos auditivos (figura 1A) que a una secuencia visual consisten en destellos visuales (figura 1B)1. Esta ventaja auditiva de sincronización de metrónomo, sin embargo, recientemente ha sido cuestionada por estudios empleando periódicamente mover estímulos visuales3,4,5,6 (tenga en cuenta que periódicamente estímulos visuales móviles se refieren a movimientos continuos). Hove et al utilizan una secuencia visual compuesto por un arriba-abajo de la barra en movimiento con velocidad constante y encontró que la sincronización de la barra de arriba-abajo era más estable que la sincronización de flashes visuales, pero era mucho menos estable que la sincronización de tonos auditivos3,6. Iversen et al emplearon una bola que despide que tenía una velocidad varía según una sinusoide rectificada y demostró que la sincronización de la bola que despide era cerca de sincronización de tonos auditivos5. Más recientemente, Gan et al usaron una pelota botando que tenía una velocidad uniformemente variable (es decir, simulando el efecto de la gravedad) (figura 1) y encontró que no era menos estable que la sincronización de la bola que despide sincronización de tonos auditivos4.

El propósito del protocolo actual es introducir un procedimiento para aplicar una bola que despide con una velocidad uniformemente variable en una tarea de sincronización de metrónomo, como se describe en Gan et al. 4 la tarea de sincronización de metrónomo incluye una secuencia auditiva compuesto por tonos auditivos (en secuencia, figura 1A) y una secuencia visual compuesto por destellos visuales (secuencia de VF, figura 1B), que son ampliamente adoptados en SMS estudios1. El tercer tipo de secuencia en la tarea es una secuencia visual que consiste en la bola que despide (secuencia de VB, figura 1). Mientras que los mecanismos específicos de la modalidad de largo han sido pensados para arpillera SMS, como más conexiones entre las cortezas auditivas y motoras que entre los visual y cortezas de motor2, si SMS está modalidad específica recientemente ha dibujado mucho de investigación de atención1,7. La bola que despide como introducido en el presente Protocolo es particularmente útil para abordar la cuestión de la modalidad debido a actuaciones de sincronización comparable de la bola que despide y tonos auditivos. Sincronización del metrónomo se puede realizar por otra parte, flexible sobre una gama limitada de IOI (1.800 100 ms)8. Para ilustrar la aplicación de la bola que despide de IOIs diferentes, el protocolo actual incluye un IOI 600-ms (que es aproximadamente la IOI preferido) y un IOI de ms de 900.

Figure 1
Figura 1: Ilustración de los estímulos. El tema grifos junto con una secuencia isocrónica, que se compone de tonos auditivos (A: la secuencia de AT), visual intermitente bolas (B: la secuencia de VF), o una pelota botando visual (C: la secuencia VB). En C, la velocidad y la trayectoria de la bola que despide se representan gráficamente como funciones del tiempo y están indicados por líneas azules y verdes, respectivamente. La distancia de movimiento de la bola que despide es de 9,2 mm y la velocidad pico en el punto de rebote (es decir, en la posición más baja de la bola) es de 0,061 mm./Sra. ocho eventos en una secuencia IOI 600-ms se muestran. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Protocol

este protocolo fue aprobado por el institucional de Junta de psicología Departamento de Sun Yat-Sen la Universidad.

Nota: un programa personalizado " BouncingBall " 9 se proporciona para llevar a cabo este protocolo. Extraer el archivo " BouncingBall.zip " genera un directorio " BouncingBall ", que contiene archivos de estímulos auditivos y visuales (véase la sección 1 más abajo), una secuencia de comandos " BouncingBall_run.m " para la programación de la presentación del estímulo y respuesta de grabación (ver apartado 2 abajo) y presentación de estímulos y respuestas (véase la sección 3 más abajo) y una secuencia de comandos de grabación " BouncingBall_analyze.m " para la programación de datos de análisis (véase la sección 4 más abajo) y realizar un de datos (ver sección 5 abajo ).

1. preparación de auditiva y de estímulos visuales

Nota: el " BouncingBall " directorio contiene estímulos generados. Los lectores pueden utilizar o modificar los estímulos como sea necesario.

  1. Utilizar el software en el que se pueden generar tonos auditivos, para crear un tono puro de 600 Hz y 50 ms de duración.
  2. Utilizar el software en el que se pueden generar imágenes visuales, para crear una imagen de una bola de color naranja con un fondo transparente.
  3. Utilizar un smartphone con una cámara para tomar una fotografía de un baloncesto naranja y utilizar el software en el que se pueden generar imágenes visuales, para crear una imagen del baloncesto con un fondo negro.

2. Programación de la presentación de estímulo y respuesta de grabación

Nota: la programación de la presentación del estímulo y la respuesta grabación ya está implementados en la secuencia de comandos " BouncingBall_run.m " en el directorio " BouncingBall ", que se puede abrir y editar utilizando un texto editar software. Lectores pueden establecer o modificar la configuración según sea necesario, siguiendo los comentarios en el script

  1. Configurar el color de fondo como negro.
  2. Configurar cada secuencia para tener 55 eventos (54 IOIs). Para la práctica (véase abajo), configurar el número de evento 20.
  3. Configurar cada secuencia se repita 6 veces. Para la práctica, configurar el número de repetición como 2.
  4. Configuración de la IOI ms 600 o 900 ms.
  5. Construir la secuencia de a.
    1. Presentar el tono puro todos IOI.
    2. Mostrar permanentemente una bola anaranjada de 1,74 cm de diámetro (de 1,66 º de ángulo visual subtendido) y una barra blanca de 3,54 cm x 4,06 cm. presentan la bola en el centro de la pantalla del ordenador y mostrar la barra de 0,92 cm por debajo del borde inferior de la bola.
      Nota: La bola naranja y la barra se presentan para mantener la programación visual tan consistente como sea posible entre la secuencia de AT y las secuencias visuales y que el tema de fijación en la bola y mantener la atención en la tarea auditiva.
  6. Construir la secuencia VF.
    1. Tener la bola naranja flash cada Olimpiada Internacional de informática, es decir, tiene una duración de 50 ms y desaparece por el tiempo restante de IOI.
  7. Construir la secuencia VB.
    1. Reemplazar la bola naranja con el baloncesto naranja realista.
    2. Deje la pelota continuamente bajar 0,92 cm (distancia de movimiento) y tocar la barra blanca y luego pasar a la posición inicial.
      Nota: La velocidad de la bola es uniformemente variada con una aceleración constante. La aceleración es de 0.20 m/s 2 para la IOI de 600 ms o 0.09 m/s 2 para la IOI de ms de 900. La bola alcanza su velocidad máxima al tocar la barra. Utilizar diferentes aceleraciones de IOIs diferentes.
  8. Registro y ahorrar el tiempo cuando el sujeto presiona la tecla responde en un teclado de ordenador.

3. procedimiento experimental

Nota: presentación de estímulos y respuestas de grabación se logran escribiendo " BouncingBall_run (SequenceType, IOI, ScreenX, ScreenY, isFormal) " en el comando ventana del software. " ScreenX " y " ScreenY " se refieren a la anchura y la altura de la pantalla del ordenador en cm, respectivamente. Los datos de tapping se registran automáticamente en el archivo " SequenceType_IOI_ScreenX_ScreenY.mat " por el programa. IsFormal se refiere a si el experimento es el experimento formal o la práctica.

  1. Pedir el tema a sentarse delante de una pantalla de ordenador con una distancia de 60 cm Ver y usar un audífono.
  2. Dan el tema la forma de consentimiento de informado escrita a.
  3. Dar el tema las instrucciones del experimento escrito.
    1. En las instrucciones, explicar la tarea de sincronización de metrónomo al tema: Pulse (una tecla del teclado utilizando el dedo índice de su mano preferida) en sincronía con los tonos en la secuencia de AT, las bolas intermitentes en la secuencia de VF y en los momentos cuando la bola que despide se mueve a la posición más baja (es decir, toca la barra) en la secuencia VB.
  4. Abrir el software.
    Nota: El software se ejecuta continuamente y su ventana permanece abierta. Escribir el comando Bouncingball_run en la ventana de comandos se ejecute la presentación del estímulo y volver a la ventana de comandos una vez terminada la presentación del estímulo es.
  5. Pedir el tema a la práctica con el ms 600 secuencias IOI en VF y VB dos veces para familiarizarse con los estímulos y.
    Nota: La práctica era lo mismo que el siguiente experimento formal excepto: (1) el orden de los tipos de secuencia de tres no se modifica a través de los sujetos; (2) cada secuencia se repite 2 veces; y (3) cada secuencia tiene 20 eventos.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' en ', 600, 53,1, 29.8, 0) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la práctica de la secuencia en.
      Nota: El tamaño de la pantalla fue de 53,1 x 29,8 cm en Gan et al. 4, pero los lectores deben asignar el tamaño según la pantalla que utilice. Cuando se ejecuta el programa del experimento, el sujeto realiza la tarea que se describe en las instrucciones del experimento. Además, la presentación de la secuencia es semipresencial, es decir, el sujeto presiona la barra espaciadora para iniciar una secuencia de.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 600, 53,1, 29.8, 0) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la práctica de la secuencia de VF.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 600, 53,1, 29.8, 0) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la práctica de la secuencia VB.
  6. Pedir el tema para llevar a cabo el experimento. Contrarrestar los pedidos de IOI tipos y secuencia entre temas.
    Nota: Abajo se encuentra el procedimiento para un tema.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' en ', 600, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave, para llevar a cabo ms de 600 IOI en secuencia.
      1. Cuenta que el tema se Pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con los tonos en la secuencia de a.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 600, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la secuencia de IOI VF de ms de 600.
      1. En cuenta que el tema se pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con las bolas intermitentes.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 600, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la secuencia IOI VB de ms de 600.
      1. Tenga en cuenta que el tema se pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con los momentos cuando la bola que despide se mueve a la posición más baja (es decir, toca la barra).
    4. Tipo " Bouncingball_run (' en ', 900, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave, para llevar a cabo ms de 900 IOI en secuencia.
      1. Tenga en cuenta que el tema se pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con los tonos en la secuencia de a.
    5. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 900, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la secuencia de IOI VF de ms de 900.
      1. En cuenta que el tema se pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con las bolas intermitentes.
    6. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 900, 53,1, 29.8, 1) " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' tecla, para realizar la secuencia de 900 ms VB IOI.
      1. Tenga en cuenta que el tema se pulse una tecla del teclado utilizando el dedo índice en sincronía con los momentos cuando la bola que despide se mueve a la posición más baja (es decir, toca la barra).

4. Programación de análisis de datos

Nota: la programación de análisis de datos ya está implementada en la secuencia de comandos " BouncingBall_analyze.m " en el directorio " BouncingBall ", que se puede abrir y editar utilizando un texto editar software. Lectores pueden establecer o modificar la configuración según sea necesario, siguiendo los comentarios en el script. Los datos de sincronización crudos son una secuencia de tiempos de grifo. Utilizar un método circular para analizar los datos de sincronización periódica variable, que ha sido detallados en 4 , 5 , 10. Aquí, el presente Protocolo describe un procedimiento para analizar la estabilidad (R) de sincronización, utilizando el toolbox de estadística circular (p. ej., CircStat toolbox 11), como se describe en Gan et al. 4

  1. omitir las llaves a los primeros cinco eventos en la secuencia tap porque sincronización normalmente requiere un par de toques a.
  2. Calcular asincronía.
    1. Para cada secuencia de grifo, calcular asincronía como la diferencia entre el tiempo de un grifo y el tiempo de inicio de evento correspondiente, dando por resultado una secuencia de asincronías.
      Nota: Es mejor excluir grifos no válidos para cada secuencia. Grifos no válidos incluyen falta tap (es decir, no hay toque durante el -1/2 y + 1/2 intervalo IOI alrededor de un evento) y múltiples (es decir, cuando hay más de un grifo durante el -1/2 y + 1/2 intervalo IOI).
    2. Convertir los tiempos (ms) de asincronías en ángulos (grados) por asynchrony*(360/IOI). Utilizar la función circ_ang2rad 11 para convertir grados en radianes, que resulta en la fase relativa (RP) en un círculo de unidad.
  3. Calcular la estabilidad de sincronización (R).
    1. Para cada secuencia de asincronía, uso la función de circ_var 11 para calcular la varianza (S) de la RPs.
    2. Compute R con R = 1 - S.
      Nota: R es la longitud de la resultante (es decir, promedio de vectores) del RPs, que van desde 0 (golpeando ligeramente inestable con RPs uniformemente distribuidos) a 1 (escuchas perfectamente estable con una distribución unimodal de RPs).
    3. Para cada tipo de secuencia, calcular el valor medio del RPs de los 6 ensayos, como la R de ese tipo de secuencia de este tema.

5. Realizar análisis de datos

Nota: a continuación es el análisis de los datos de uno de los temas recogido como introducidos anteriormente. Realizar análisis de datos se logra escribiendo " Bouncingball_analyze(RecordedFile) " en la ventana de comandos del software, que devuelve la media y desviación estándar (SD) de la estabilidad.

  1. Para la 600-ms IOI en secuencia, tipo " Bouncingball_analyze (' AT_600_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.
  2. Para la secuencia de IOI VF 600 ms, de tipo " Bouncingball_analyze (' VF_600_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.
  3. Para la secuencia IOI VB 600 ms, de tipo " Bouncingball_analyze (' VB_600_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.
  4. Para la 900 ms IOI en secuencia, tipo " Bouncingball_analyze (' AT_900_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.
  5. Para la secuencia de IOI VF 900 ms, tipo " Bouncingball_analyze (' VF_900_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.
  6. Para la secuencia de 900 ms VB IOI, tipo " Bouncingball_analyze (' VB_900_53.1, 29.8.mat ') " en la ventana de comando y presione la ' Enter ' clave.

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Representative Results

Uno de los resultados más conocidos en los estudios SMS es que sincronización de metrónomo es mucho más estable a una secuencia auditiva de tonos auditivos que a una secuencia visual que consisten en destellos visuales1, sugiriendo mecanismos específicos de la modalidad de SMS2. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que periódicamente mover estímulos visuales puede mejorar sustancialmente comparado con destellos visuales3,4,5,6de sincronización y sincronización de un visual Bouncing ball que tiene una velocidad uniformemente variable fue encontrado para no ser menos estable que la sincronización de tonos auditivos4. Los resultados representativos son ejemplos de un trabajo publicado de nuestro grupo4. Hubo 15 sujetos en el experimento. Un dos vías repitieron medidas análisis de varianza (ANOVA, con corrección de Greenhouse-Geisser) con el tipo de secuencia de factores (tres tipos de secuencia) y tipo IOI (dos tipos IOI) reveló un efecto principal estadístico del tipo de secuencia (F2,28 = 16,77, p = 0.001, partialη2 = 0.55). El efecto principal de tipo IOI (F1,14 = 0,88, p = 0.364, parcial η2 = 0,06) y la interacción entre los dos factores (F2,28 = 0,88, p = 0.401, parcial η2 = 0,06) no fueron estadísticamente significativas. La comparación de la estabilidad entre los tipos de secuencia (t-test, con correcciones de Bonferroni) mostró que para IOIs 600-ms y ms de 900, la sincronización de la bola que despide es mucho más estable que la sincronización de flashes visuales (IOI 600-ms: t 14 = 3,96, pcorreccted = 0.006, d de Cohen = 1,02; ms de 900 IOI: t14 = 4.28, pcorreccted = 0.006, d de Cohen = 1.11) y no era menos estable que la sincronización de tonos auditivos (600-ms IOI: t14 = 2.95, pcorreccted = 0.066, d de Cohen = 0,76; ms de 900 IOI: t14 = 2.06, pcorreccted = 0.348, d de Cohen = 0.53) (figura 2).

Figure 2
Figura 2 : Estabilidad (R) de la sincronización de las secuencias a y VF VB de IOIs 600-ms y ms de 900. Barras de error indican ± intervalos de confianza del 95%. Otros convenios son como en la figura 1. La figura se ha adaptado de la figura 2 en Gan et al. 4 (que se publica bajo una licencia Creative Commons Atribución 4.0 internacional). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Este protocolo muestra cómo examinar una bola que despide con una velocidad uniformemente variable en una tarea de sincronización de metrónomo. Teniendo en cuenta su rendimiento de sincronización comparable a la de tonos auditivos, la bola que despide es de particular importancia para abordar el tema de investigación actual de si el SMS es modalidad específica.

El paso crítico en el protocolo actual es introducir la velocidad uniformemente variable de la bola que despide, y se proporcionan instrucciones paso a paso para llevar a cabo la tarea de sincronización y analizar los datos de sincronización. El presente Protocolo también muestra cómo utilizar la bola que despide de IOIs diferentes adoptando distintas aceleraciones. Aquí cabe mencionar que el uso de la bola que despide debe ser limitado para IOIs no menos de 300 Sra. Gan et al. 4 han demostrado que la bola que despide con un IOI 300 ms era demasiado rápida y parecía antinatural a los sujetos y así era difícil golpear con la bola.

La bola que despide es una herramienta útil para el estudio de SMS y el proceso de sincronización. Mientras que en este protocolo la bola que despide se ilustra en una tarea de sincronización simple metrónomo y los resultados representativos de un estudio con sujetos normales de comportamiento, trabajo futuro podría adoptar la bola que despide en investigación de: sincronización (1) 12,13; de las secuencias más complejas secuencias de ritmo en que se requiere para ser extraído de complejo el metrónomo (o ritmo, en el contexto musical) (2) percepción de una desviación de sincronización en un metrónomo13,14; (3) nervios mecanismos subyacentes SMS6; y (4) pacientes con déficit de tiempo, p. ej., enfermedad de Parkinson pacientes15,16.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (31371129).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Psychtoolbox http://psychtoolbox.org 3.0.12
MATLAB MathWorks 7.11.0 (R2010b)
Adobe Photoshop Adobe Systems Adobe Photoshop CS6
computer monitor AOC G2460PQU/BR LCD
headphone PHILIPS SHM6500
computer keyboard Dell kb113t
smart phone Apple iphone6s
IBM SPSS Statistics IBM IBM SPSS Statistics 21

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References

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Huang, Y., Gu, L., Yang, J., Wu, X. Bouncing Ball with a Uniformly Varying Velocity in a Metronome Synchronization Task. J. Vis. Exp. (127), e56205, doi:10.3791/56205 (2017).

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