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Behavior

Quicar a bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo

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

O propósito do presente protocolo é apresentar a aplicação de uma bola quicando com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo.

Abstract

Sincronização sensório-motor (SMS), uma habilidade humana fundamental para coordenar os movimentos com ritmos externos, tem sido pensada para ser modalidade específica. A tarefa de sincronização metrônomo canônico que requer batendo um dedo junto com uma sequência isócrono, uma constatação bem estabelecida é que a sincronização é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos do que para um visual sequência consiste em flashes de visuais. No entanto, estudos recentes têm mostrado que estímulos visuais de mudar periodicamente pode melhorar substancialmente sincronização comparada com flashes visuais. Em particular, a sincronização de uma bola quicando visual que tem uma velocidade uniformemente variada foi encontrada para não ser menos estável que a sincronização de tons auditivos. Aqui, o atual protocolo descreve a aplicação da bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo. O uso da bola saltitante em sequências com diferentes intervalos inter início (IOI) está incluído. Os resultados representativos ilustram o desempenho de sincronização da bola, em comparação com as performances de tons auditivos e visuais flashes. Dado o seu desempenho de sincronização comparável àquele de tons auditivos, a bola é de particular importância para abordar o tema de pesquisa atual de se mecanismos específicos de modalidade subjacência SMS.

Introduction

Sincronização sensório-motor (SMS) refere-se a coordenação dos movimentos (por exemplo, torneiras de dedo) com um ritmo externo e canonicamente é estudada usando uma tarefa de sincronização do metrônomo simples em que o assunto é necessário para tocar um dedo junto com uma sequência isócrona1,2. A superioridade do auditivo sobre modalidade visual na sincronização de metrônomo estabelecida há mais de um século: sincronização é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos (figura 1A) do que para uma sequência visual consistindo de flashes visual (figura 1B)1. Esta vantagem auditiva de sincronização de metrônomo, no entanto, recentemente tem sido contestada por estudos empregando a mudar periodicamente a estímulos visuais,3,4,5,6 (Observe que periodicamente os estímulos visuais em movimento referem-se aos movimentos contínuos). Hove et al usou uma sequência visual composta de uma acima-abaixo da barra em movimento com uma velocidade constante e descobriram que a sincronização da barra de cima para baixo era mais estável que a sincronização de flashes visuais, mas foi ainda menos estável que a sincronização de auditivo tons3,6. Et al . Iversen empregou uma bola que tinha uma velocidade variou de acordo com uma senoide retificada e mostrou que a sincronização da bola estava perto de sincronização de tons auditivo5. Mais recentemente, Gan et al usou uma bola que tinha uma velocidade uniformemente variada (i.e., simulando o efeito da gravidade) (Figura 1) e descobriu que a sincronização da bola não era menos estável que sincronização de tons auditiva4.

A finalidade do protocolo atual é apresentar um procedimento para aplicar uma bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo, conforme descrito em Gan et al . 4 a tarefa de sincronização do metrônomo inclui uma sequência auditiva composta de tons auditivos (na sequência, figura 1A) e uma sequência visual composto por flashes visuais (sequência de VF, figura 1B), que são amplamente adotados em SMS estudos de1. O terceiro tipo de sequência na tarefa é uma sequência visual consistindo da bola (sequência VB, Figura 1). Considerando que os mecanismos específicos de modalidade tem sido pensados para subjacência SMS, tais como conexões mais apertadas entre os córtices auditivos e motor do que entre o visual e córtices motor2, se o SMS é modalidade específica recentemente tem atraído muito pesquisa atenção1,7. A bola saltitona introduzido no presente protocolo é particularmente útil para abordar a questão da modalidade devido a performances de sincronização comparáveis da bola saltitante e tons auditivos. Além disso, sincronização de metrônomo pode ser flexivelmente executada sobre uma gama limitada de IOI (100-1.800 ms)8. Para ilustrar a aplicação da bola para diferentes IOIs, o atual protocolo inclui um IOI de 600-ms (que é aproximadamente a mais preferida IOI) e um IOI 900-ms.

Figure 1
Figura 1: Ilustração dos estímulos. O assunto torneiras junto com uma sequência isócrona, que é composta de tons auditivos (A: a sequência de AT), visual intermitente bolas (B: a sequência de VF), ou uma bola quicando visual (C: a sequência VB). Em C, a velocidade e a trajetória da bola são plotados como funções do tempo em são indicados por linhas azuis e verdes, respectivamente. A distância de movimento da bola é de 9,2 mm e a velocidade de pico no ponto saltitante (isto é, a posição mais baixa de bola) é 0,061 mm/MS. oito eventos em uma sequência IOI 600-ms são mostrados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Protocol

este protocolo foi aprovado pela institucional Review Board de psicologia departamento de Sun Yat-Sen University.

Nota: um programa personalizado " pistasque " 9 é fornecido para realizar este protocolo. Extraindo o arquivo " BouncingBall.zip " gera um diretório " pistasque ", que contém estímulos auditivos e visuais ficheiros (ver seção 1 abaixo, um script) " BouncingBall_run.m " para a programação de apresentação de estímulo e resposta de gravação (ver secção 2 abaixo) e apresentar estímulos e respostas (consulte a seção 3 abaixo) e um roteiro de gravação " BouncingBall_analyze.m " para a programação de dados analisa (ver secção 4 abaixo) e realização de dados analisa (consulte a seção 5 abaixo ).

1. preparação de auditivo e estímulos visuais

Nota: O " pistasque " diretório contém estímulos gerados. Os leitores podem usar ou modificar os estímulos como necessário.

  1. Usar o software em que tons auditivos podem ser gerados, para criar um tom puro de duração de 600 Hz e 50 ms.
  2. Usar o software em que imagens visuais podem ser geradas, para criar uma imagem de uma bola laranja com um fundo transparente.
  3. Usar um smartphone com uma câmera para tirar uma foto de uma bola de basquete laranja e usar o software em que imagens visuais podem ser geradas, para criar uma imagem do basquete com um fundo preto.

2. Programação de apresentação de estímulo e resposta gravação

Nota: A programação de apresentação de estímulo e resposta gravação já foi implementados no script " BouncingBall_run.m " no diretório " Pistasque ", que pode ser aberto e editado usando um texto editar software. Leitores podem configurar ou modificar as configurações conforme necessário, seguindo as observações no script

  1. Configurar a cor de fundo como preto.
  2. Configurar cada sequência ter 55 eventos (54 IOIs). Para a prática (veja abaixo), configurar o número de evento como 20.
  3. Configurar cada sequência para ser repetido 6 vezes. Para a prática, configurar o número de repetição como 2.
  4. Configurar o IOI ms 600 ou 900 ms.
  5. Construir a sequência AT.
    1. Apresentar o Tom puro cada IOI.
    2. Permanentemente exibir uma bola laranja de 1,74 cm de diâmetro (sobre um ângulo visual de 1,66 °) e uma barra branca de 3,54 cm x 4,06 cm. apresentar a bola no centro da tela do computador e exibir a barra de 0,92 cm abaixo da borda inferior da bola.
      Nota: A bola laranja e o bar são apresentados para manter configurações visuais tão consistente quanto possível entre a sequência de AT e as sequências de visuais e para manter o assunto fixando atenção na bola e mantendo a tarefa auditiva.
  6. Construir a sequência de VF.
    1. Ter a bola laranja flash cada IOI, ou seja, tem a duração de 50 ms e desaparece para o tempo restante de IOI.
  7. Construir a sequência VB.
    1. Substituir a bola laranja com a bola de basquete laranja realista.
    2. Deixa a bola continuamente descer 0,92 cm (distância de movimento) e toque a barra branca e em seguida, mova para a posição inicial.
      Nota: A velocidade da bola é uniformemente variada com uma aceleração constante. A aceleração é de 0,20 m/s 2 para a IOI de 600 ms ou 0,09 m/s 2 para a IOI 900-ms. A bola atinge a sua velocidade de pico ao tocar o bar. Usar acelerações diferentes para diferentes IOIs.
  8. Registro e poupar o tempo quando o assunto pressiona a tecla de responder em um teclado de computador.

3. procedimento experimental

Nota: apresentação de estímulos e respostas de gravação são realizadas digitando " BouncingBall_run (SequenceType, IOI, ScreenX, ScreenY, isFormal) " no comando janela do software. " ScreenX " e " imagens " referir-se a largura e altura da tela do computador, em cm, respectivamente. Os dados de escutas são automaticamente registrados no arquivo " SequenceType_IOI_ScreenX_ScreenY.mat " pelo programa. IsFormal refere-se a experiência é a experiência formal ou a prática.

  1. Pedir o sujeito a se sentar na frente de uma tela de computador com uma distância de 60 cm e usar um fone de ouvido.
  2. Dar o assunto o formulário de consentimento informado por escrito para assinar.
  3. Dar o assunto as instruções escritas experimento.
    1. Nas instruções, explicar a tarefa de sincronização do metrônomo para o assunto: toque (em uma tecla do teclado usando seu dedo indicador da sua mão preferencial) em sincronia com os tons na sequência de AT, as bolas pisca em sequência o VF e os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra) na sequência de VB.
  4. Abrir o software.
    Nota: O software funciona continuamente e sua janela de comando fica aberta. Digitar o comando Bouncingball_run na janela de comando irá executar a apresentação de estímulo e retornar para a janela de comando, quando terminar a apresentação do estímulo.
  5. Pedir o assunto à prática com as 600 ms sequências IOI no VF e VB duas vezes para se familiarizar com os estímulos e tarefa.
    Nota: A prática era o mesmo que o abaixo experimento formal, exceto: (1) a ordem dos tipos de sequência de três não é alterada entre os sujeitos; (2) cada sequência é repetida 2 vezes; e (3) cada sequência tem 20 eventos.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 600, 53,1, 29,8, 0) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para realizar a prática da sequência de AT.
      Nota: O tamanho da tela foi 53,1 x 29,8 cm em Gan et al. 4, mas os leitores devem atribuir o tamanho de acordo com a tela que eles usam. Quando estiver executando o programa de experiência, o assunto é executar a tarefa descrita nas instruções do experimento. Além disso, a apresentação de sequência é individual, ou seja, o assunto pressiona a barra de espaço para iniciar uma sequência de.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ' 600, 53,1, 29,8, 0) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para realizar a prática da sequência de VF.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ' 600, 53,1, 29,8, 0) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para realizar a prática da sequência VB.
  6. Pedir o assunto para realizar o experimento. Contrabalançar as ordens de IOI tipos e tipos de sequência entre assuntos.
    Nota: Abaixo está o procedimento para um assunto.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 600, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para realizar a 600-ms IOI em sequência.
      1. Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os tons na sequência AT.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ' 600, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para executar a sequência de IOI VF 600-ms.
      1. Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com as bolas pisca.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ' 600, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para executar a sequência IOI VB 600-ms.
      1. Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra).
    4. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 900, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para executar a 900-ms IOI em sequência.
      1. Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os tons na sequência AT.
    5. Tipo " Bouncingball_run (' VF ' 900, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para executar a sequência de IOI VF 900-ms.
      1. Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com as bolas pisca.
    6. Tipo " Bouncingball_run (' VB ' 900, 53,1, 29,8, 1) " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave, para executar a sequência IOI VB 900-ms.
      1. Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra).

4. Programação de análises de dados

Nota: A programação de análises de dados já foi implementada no script " BouncingBall_analyze.m " no diretório " pistasque ", que pode ser aberto e editado usando um texto Editar software. Os leitores podem configurar ou modificar as configurações conforme necessário, comentários no script a seguir. Os dados brutos de sincronização são uma sequência de torneira vezes. Use um método circular para analisar os dados de sincronização periódica variável, que tem sido detalhados em 4 , 5 , 10. Aqui, o presente protocolo descreve um procedimento para analisar a estabilidade (R) de sincronização, usando a caixa de ferramentas estatísticas circulares (por exemplo, CircStat de ferramentas 11), conforme descrito em Gan et al. 4

  1. omitir as torneiras para os cinco primeiros eventos na sequência da torneira porque a sincronização normalmente requer alguns toques para estabilizar.
  2. Calcular assincronismo.
    1. Para cada sequência de torneira, calcular assincronismo como a diferença entre o tempo de uma torneira e o tempo de início evento correspondente, resultando em uma sequência de asynchronies.
      Nota: É melhor excluir inválidas torneiras para cada sequência. Inválido torneiras incluem falta de torneira (i.e., não há nenhuma torneira durante a -1/2 a + 1/2 intervalo IOI em torno de um evento) e várias torneiras (ou seja, quando há mais de uma torneira durante a -1/2 para + 1/2 intervalo IOI).
    2. Converter as vezes (ms) de asynchronies em ângulos (graus) por asynchrony*(360/IOI). Em seguida, usar função circ_ang2rad 11 para converter graus em radianos, o que resulta na fase relativa (RP) em um círculo unitário.
  3. Calcular a estabilidade de sincronização (R).
    1. Para cada sequência de assincronismo, uso função circ_var 11, para calcular a variância (S) do RPs.
    2. R calcular usando R = 1 - S.
      Nota: R é o comprimento da resultante (ou seja, média de vetores) do RPs, variando de 0 (batida instável com RPs uniformemente distribuídos) a 1 (batendo perfeitamente estável com uma distribuição unimodal do RPs).
    3. Para cada tipo de sequência, calcular o valor médio do RPs dos 6 testes, como o R desse tipo de sequência desse assunto.

5. Realização de análises de dados

Nota: abaixo está a análise dos dados de um objecto recolhido como apresentado acima. Realização de análises de dados é feito digitando " Bouncingball_analyze(RecordedFile) " na janela de comando do software, que retorna a média e o desvio padrão (SD) da estabilidade.

  1. Para a 600-ms IOI em sequência, tipo " Bouncingball_analyze (' AT_600_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.
  2. Para a sequência de IOI VF 600-ms, tipo " Bouncingball_analyze (' VF_600_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.
  3. Para a sequência IOI VB 600-ms, tipo " Bouncingball_analyze (' VB_600_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.
  4. Para a 900-ms IOI em sequência, tipo " Bouncingball_analyze (' AT_900_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.
  5. Para a sequência de 900-ms IOI VF, tipo " Bouncingball_analyze (' VF_900_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.
  6. Para a sequência de 900-ms VB IOI, tipo " Bouncingball_analyze (' VB_900_53.1, 29.8.mat ') " na janela de comando e pressione o ' Enter ' chave.

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Representative Results

Um dos resultados mais conhecidos nos estudos SMS é que a sincronização do metrônomo é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos do que para uma sequência visual consistindo de flashes visual1, sugerindo mecanismos específicos de modalidade de SMS2. No entanto, estudos recentes têm mostrado que estímulos visuais de mudar periodicamente pode melhorar substancialmente sincronização comparado com flashes visual3,4,5,6e sincronização de um visual quicar a bola que tem uma velocidade uniformemente variada foi encontrado para não ser menos estável que a sincronização de tons auditiva4. Os resultados representativos são exemplos de uma obra publicada de nosso grupo4. Existiam 15 temas no experimento. Um bidirecional repetidas medidas de análise de variância (ANOVA, com correções de estufa-Geisser) com o tipo de sequência de fatores (três tipos de sequência) e tipo IOI (dois tipos IOI) revelou um efeito estatístico principal de tipo de sequência (F2,28 = 16,77, p = 0,001, partialη2 = 0,55). O principal efeito do tipo IOI (F1,14 = 0,88, p = 0.364, η parcial2 = 0,06) e interação entre os dois fatores (F2,28 = 0,88, p = 0.401, η parcial2 = 0,06) não foram estatisticamente significativas. A comparação da estabilidade entre tipos de sequência (teste t, com correção de Bonferroni) mostrou que, para tanto ms 600 e 900-ms IOIs, a sincronização da bola foi muito mais estável que a sincronização de flashes visuais (600-ms IOI: t 14 = 3,96, pcorreccted = 0,006, d de Cohen = 1,02; 900-ms IOI: t14 = 4.28, pcorreccted = 0,006, d de Cohen = 1,11) e não era menos estável que a sincronização de tons auditivos (600-ms IOI: t14 = 2,95, p correccted = 0,066, d de Cohen = 0,76; 900-ms IOI: t14 = 2,06, pcorreccted = 0.348, d de Cohen = 0,53) (Figura 2).

Figure 2
Figura 2 : Estabilidade de sincronização (R) para as sequências de AT, VF e VB de IOIs ms-600 e 900-ms. Barras de erro indicam ± intervalos de confiança de 95%. Outras convenções são como na Figura 1. A figura é adaptada da Figura 2 em Gan et al . 4 (que é publicado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 internacional). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Este protocolo ilustra como examinar uma bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo. Dado o seu desempenho de sincronização comparável àquele de tons auditivos, a bola é de particular importância para abordar o tema de pesquisa atual se SMS é modalidade específica.

O passo crítico no atual protocolo é introduzir a velocidade uniformemente variada da bola, e as instruções passo a passo são fornecidas para realizar a tarefa de sincronização e analisar os dados de sincronização. O presente protocolo também ilustra como usar a bola quicando para diferentes IOIs adotando acelerações diferentes. Aqui deve-se mencionar que o uso da bola deve ser limitado para IOIs não menos que 300 ms. Gan et al 4 mostraram que a bola quicando com um 300-ms IOI foi muito rápida e parecia natural para temas e, portanto, era difícil de bater com a bola.

A bola é uma ferramenta útil para estudar o SMS e o processamento de calendário. Enquanto no presente protocolo, a bola quicando é ilustrada em uma tarefa de sincronização simples metrônomo e os resultados representativos são de um estudo comportamental com sujeitos normais, trabalho futuro poderia adotar a bola quicando na investigação de: (1) sincronização para sequências de ritmo mais complexas em que o metrônomo (ou batida, no contexto musical) é necessária para ser extraído do complexo sequências12,13; (2) a percepção de um desvio de tempo em um metrônomo13,,14; (3) neurais mecanismos subjacentes SMS6; e (4) pacientes com défices de sincronismo, por exemplo, pacientes15,16 a doença de Parkinson.

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Disclosures

Os autores não têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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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