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Behavior

Palla che rimbalza con una velocità uniforme variabile in un'attività di sincronizzazione di metronomo

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

Lo scopo del presente protocollo è quello di introdurre l'applicazione di una palla che rimbalza con una velocità uniforme variabile in un'attività di sincronizzazione di metronomo.

Abstract

Sincronizzazione sensorimotoria (SMS), una fondamentale capacità umana di coordinare i movimenti con i ritmi esterni, lungo è stato pensato per essere modalità specifiche. L'attività di sincronizzazione di metronomo canonica che richiede toccando un dito con una sequenza isocrono, un'individuazione consolidata è che la sincronizzazione è molto più stabile in una sequenza di uditiva composto da toni uditive rispetto a un oggetto visual sequenza che consiste dei flash visual. Tuttavia, recenti studi hanno dimostrato che periodicamente gli stimoli visivi in movimento può migliorare sostanzialmente la sincronizzazione rispetto a visual lampeggia. In particolare, sincronizzazione di una palla che rimbalza visual che ha una velocità uniforme varia è stato trovato per non essere meno stabile della sincronizzazione dei toni uditivi. Qui, l'attuale protocollo descrive l'applicazione della palla che rimbalza con una velocità uniforme variabile in un'attività di sincronizzazione di metronomo. L'utilizzo della palla che rimbalza in sequenze con intervalli diversi Inter-insorgenza (IOI) è incluso. I risultati rappresentativi illustrano le prestazioni della sincronizzazione della palla che rimbalza, rispetto le performance di toni uditivi e visivo lampeggia. Eseguito per la sincronizzazione paragonabile a quella di toni uditive, la palla rimbalza è di particolare importanza per affrontare l'argomento di ricerca corrente del se modalità-specifici meccanismi alla base di SMS.

Introduction

Sincronizzazione sensorimotoria (SMS) si intende la coordinazione dei movimenti (ad esempio, rubinetti dito) con un ritmo esterno e canonicamente è studiato utilizzando un task di sincronizzazione semplice metronomo in cui il soggetto è necessario toccare con un dito lungo con una sequenza isocrona1,2. La superiorità dell'Auditorio sopra modalità visiva nella sincronizzazione del metronomo è stata stabilita per oltre un secolo: la sincronizzazione è molto più stabile in una sequenza di uditiva composto da toni uditivi (Figura 1A) rispetto a una sequenza visiva composto da visual lampeggia (Figura 1B)1. Questo vantaggio uditivo di sincronizzazione del metronomo, tuttavia, recentemente è stato contestato dagli studi che impiegano periodicamente lo spostamento di stimoli visivi3,4,5,6 (si noti che periodicamente il movimento stimoli visivi riferiscono a continui movimenti). Hove et al. usato una sequenza visiva composta di un up-down bar in movimento con una velocità costante e trovato che sincronizzazione della barra di scorrimento è stato più stabile di sincronizzazione di visual lampi, ma era ancora meno stabile della sincronizzazione di uditiva toni3,6. Iversen et al impiegato una palla che rimbalza che aveva una velocità varia secondo una sinusoide rettificata e ha indicato che la sincronizzazione della palla che rimbalza era vicino alla sincronizzazione di toni uditivo5. Più recentemente, Gan et al. usate una palla che rimbalza che aveva una velocità uniforme diversa (cioè, che simula l'effetto della gravità) (Figura 1) e trovato che la sincronizzazione della palla che rimbalza non era meno stabile sincronizzazione dell'Auditorio toni4.

Lo scopo del protocollo attuale è quello di introdurre una procedura per applicare una palla che rimbalza con una velocità uniforme variabile in un'attività di sincronizzazione di metronomo, come descritto in Gan et al. 4 l'attività di sincronizzazione di metronomo include una sequenza uditiva composta da toni uditivi (in sequenza, Figura 1A) e una sequenza visiva composta da lampi visual (sequenza di VF, Figura 1B), che sono ampiamente adottati in SMS studi1. Il terzo tipo di sequenza nell'attività è una sequenza visual composto da palla che rimbalza (sequenza di VB, Figura 1). Considerando che la modalità-specifici meccanismi a lungo sono stati pensati per sottofondo SMS, ad esempio più strette connessioni tra le cortecce uditive e motorie rispetto tra il visual e cortecce motore2, se SMS è modalità specifiche ha recentemente attirato molto ricerca attenzione1,7. La palla rimbalza come introdotto nel presente protocollo è particolarmente utile per affrontare la questione di modalità a causa delle prestazioni comparabili sincronizzazione della palla che rimbalza e toni uditivi. Inoltre, metronomo sincronizzazione può essere eseguita in modo flessibile sopra una gamma limitata di IOI (100-1.800 ms)8. Per illustrare l'applicazione della palla che rimbalza per diversi impedirà, l'attuale protocollo include un IOI 600-ms (che è circa il più preferito IOI) e un IOI 900-ms.

Figure 1
Figura 1: Illustrazione degli stimoli. Il soggetto rubinetti insieme a una sequenza isocrona, che è composto da toni uditivi (A: la sequenza di AT), visivo lampeggiante palle (B: la sequenza di VF), o una palla che rimbalza visual (C: la sequenza VB). In C, la velocità e la traiettoria della palla che rimbalza vengono tracciate come funzioni del tempo e sono indicate da linee blue e verde, rispettivamente. La distanza di movimento della palla che rimbalza è 9.2 mm e la velocità di picco al punto che rimbalza (vale a dire, la posizione di palla più bassa) è 0,061 mm/Sig. ra otto eventi in una sequenza IOI 600-ms sono mostrati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Protocol

questo protocollo è stato approvato dal Consiglio recensione istituzionali della psicologia dipartimento di Sun Yat-Sen University.

Nota: un programma personalizzato " BouncingBall " 9 è previsto per l'effettuazione del presente protocollo. L'estrazione del file " BouncingBall.zip " genera una directory " BouncingBall ", che contiene file di stimoli uditivi e visivi (vedere sezione 1 qui sotto), uno script " BouncingBall_run.m " per la programmazione di presentazione dello stimolo e risposta di registrazione (cfr. sezione 2) e presentando gli stimoli e le risposte (Vedi sezione 3 riportata di seguito) e uno script di registrazione " BouncingBall_analyze.m " per la programmazione dei dati di analisi (Vedi sezione 4 in basso) ed esecuzione dati analizza (vedere sezione 5 ).

1. preparazione di uditivo e stimoli visivi

Nota: I " BouncingBall " directory contiene stimoli generati. I lettori possono utilizzare o modificare gli stimoli come richiesto.

  1. Utilizzare software in cui toni uditivi possono essere generati, per creare un tono puro di durata 600 Hz e 50 ms.
  2. Utilizzare software in cui immagini visive possono essere generati, per creare un'immagine di una sfera arancione con uno sfondo trasparente.
  3. Utilizzare uno smartphone con una macchina fotografica per scattare una foto di un arancio di pallacanestro e utilizzare il software in cui immagini visive possono essere generati, per creare un'immagine della pallacanestro con uno sfondo nero.

2. Programmazione di presentazione dello stimolo e la risposta di registrazione

Nota: la programmazione di presentazione dello stimolo e risposta registrazione è già implementate nello script " BouncingBall_run.m " nella directory " BouncingBall ", che può essere aperto e modificato utilizzando un testo modifica software. I lettori possono impostare o modificare le impostazioni come necessario, seguendo i commenti nello script.

  1. Impostare il colore di sfondo come nero.
  2. Impostare ogni sequenza per avere 55 eventi (54 impedirà). Per pratica (Vedi sotto), impostata il numero di eventi come 20.
  3. Impostare ogni sequenza da ripetere 6 volte. Per la pratica, impostare il numero di ripetizioni come 2.
  4. Impostare il IOI per essere ms 600 o 900 ms.
  5. Costruire la sequenza AT.
    1. Presentare il tono puro ogni IOI.
    2. Visualizzare permanentemente una sfera arancione di 1,74 cm di diametro (sotteso un angolo visivo di 1,66 °) e una barra bianca di 3,54 cm x 4,06 cm. presentare la palla al centro dello schermo del computer e visualizzare la barra 0,92 cm sotto il bordo inferiore della palla.
      Nota: La palla arancione e il bar sono presentati per mantenere le impostazioni di visual come coerente possibile tra la sequenza di AT e le sequenze di visual e per mantenere il soggetto fissazione sulla palla e mantenere l'attenzione sul compito uditivo.
  6. Costruire la sequenza di VF.
    1. Avere la palla arancione flash ogni IOI, cioè, ha una durata di 50 ms e scompare per il tempo rimanente di IOI.
  7. Costruire la sequenza VB.
    1. Sostituire la sfera arancione con il basket arancio realistico.
    2. Lasciare che la palla continuamente spostare 0,92 cm (distanza di movimento) verso il basso e toccare la barra bianca e quindi spostare alla posizione iniziale.
      Nota: La velocità della palla è uniformemente vario con un'accelerazione costante. L'accelerazione è di 0,20 m/s 2 per il IOI 600-ms o 0.09 m/s 2 per il IOI 900-ms. La palla raggiunge la sua velocità di picco quando toccando la barra. Utilizzare accelerazioni differenti per differenti impedirà.
  8. Record e salvare il tempo quando il soggetto preme il tasto di risposto su una tastiera di computer.

3. procedura sperimentale

Nota: presentando gli stimoli e le risposte di registrazione sono compiute digitando " BouncingBall_run (SequenceType, IOI, ScreenX, ScreenY, isFormal) " nel comando finestra del software. " ScreenX " e " ScreenY " indicano la larghezza e l'altezza dello schermo del computer in cm, rispettivamente. I dati di maschiatura vengono automaticamente registrati nel file " SequenceType_IOI_ScreenX_ScreenY.mat " dal programma. IsFormal riferisce che l'esperimento sia l'esperimento formale o la pratica.

  1. Chiedere al soggetto di sedersi davanti ad uno schermo di computer con una distanza di 60 cm e indossare una cuffia.
  2. Dare il soggetto il modulo di consenso informato da firmare.
  3. Dare l'argomento le istruzioni scritte esperimento.
    1. Nelle istruzioni, spiegare l'attività di sincronizzazione di metronomo al soggetto: toccare (su un tasto della tastiera utilizzando il proprio dito indice della mano comodo) in sincronia con i toni nella sequenza di AT, le palle lampeggiante nella sequenza di VF e i momenti quando la palla rimbalza si sposta nella posizione più bassa (cioè, tocca la barra) nella sequenza VB.
  4. Aprire il software.
    Nota: Il software viene eseguito continuamente e la finestra di comando rimane aperta. Digitando il comando Bouncingball_run nella finestra di comando verrà eseguito la presentazione dello stimolo e tornare alla finestra di comando al termine della presentazione dello stimolo.
  5. Chiedere al soggetto alla pratica con la 600 ms IOI a, VF e VB sequenze due volte per acquisire familiarità con gli stimoli e attività.
    Nota: La pratica era lo stesso come il seguito formale esperimento ad eccezione di: (1) non viene modificato l'ordine dei tipi di tre sequenza attraverso i soggetti; (2) ogni sequenza è ripetuta 2 volte; e (3) ogni sequenza ha 20 eventi.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 600, 53,1, 29,8, 0) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la pratica della sequenza AT.
      Nota: La dimensione dello schermo è stato 53,1 cm x 29,8 cm a Gan et al. 4, ma i lettori dovrebbero assegnare la dimensione in base alla schermata che usano. Quando si esegue il programma di esperimento, il soggetto sta eseguendo l'attività descritta nelle istruzioni per l'esperimento. Inoltre, la presentazione di sequenza è autogestita, cioè, il soggetto preme la barra spaziatrice per avviare una sequenza di.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 600, 53,1, 29,8, 0) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la pratica della sequenza VF.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 600, 53,1, 29,8, 0) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la pratica della sequenza VB.
  6. Chiedere al soggetto per condurre l'esperimento. Controbilanciare gli ordini di IOI tipi e tipi di sequenza fra gli oggetti.
    Nota: Di seguito è la procedura per un unico soggetto.
    1. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 600, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza di IOI a 600-ms.
      1. Nota che il soggetto sarà Premete su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con i toni nella sequenza AT.
    2. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 600, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza di IOI VF 600-ms.
      1. Si noti che il soggetto si tocca su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con le palle lampeggiante.
    3. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 600, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza IOI VB 600-ms.
      1. Nota che il soggetto sarà premete su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con i momenti quando la palla rimbalza si sposta nella posizione più bassa (cioè, tocca la barra).
    4. Tipo " Bouncingball_run (' AT ', 900, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza di IOI a 900-ms.
      1. Si noti che il soggetto sarà premete su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con i toni nella sequenza AT.
    5. Tipo " Bouncingball_run (' VF ', 900, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza di IOI VF 900-ms.
      1. Si noti che il soggetto si tocca su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con le palle lampeggiante.
    6. Tipo " Bouncingball_run (' VB ', 900, 53,1, 29,8, 1) " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave, per eseguire la sequenza IOI VB 900-ms.
      1. Nota che il soggetto sarà premete su un tasto della tastiera usando il dito indice in sincronia con i momenti quando la palla rimbalza si sposta nella posizione più bassa (cioè, tocca la barra).

4. Programmazione di analisi dei dati

Nota: la programmazione di analisi dei dati è già implementata nello script " BouncingBall_analyze.m " nella directory " BouncingBall ", che può essere aperto e modificato utilizzando un testo modificare software. I lettori possono impostare o modificare le impostazioni come necessario, seguendo i commenti nello script. I dati di sincronizzazione crudo sono una sequenza di rubinetto volte. Utilizzare un metodo di circolare per analizzare i dati di sincronizzazione periodica variabile, che sono stati dettagliati in 4 , 5 , 10. Qui, il presente protocollo descrive una procedura per analizzare la stabilità (R) di sincronizzazione, tramite circolare statistics toolbox (ad es., CircStat toolbox 11), come descritto in Gan et al. 4

  1. omettere i rubinetti per i primi cinque eventi nella sequenza di rubinetto perché la sincronizzazione richiede in genere pochi tocchi per stabilizzare.
  2. Calcolare asincronia.
    1. Per ogni sequenza di rubinetto, calcolare asincronia come differenza tra il tempo di un rubinetto e il tempo dell'inizio evento corrispondente, risultanti in una sequenza di asynchronies.
      Nota: È preferibile escludere rubinetti non valido per ogni sequenza. Rubinetti non validi includono mancanti rubinetto (cioè, non c'è nessun rubinetto durante il -1/2 a + 1/2 intervallo di IOI intorno a un evento) e prese multiple (vale a dire, quando c'è più di un rubinetto durante il -1/2 a + 1/2 intervallo di IOI).
    2. Convertire i tempi (ms) di asynchronies negli angoli (gradi) di asynchrony*(360/IOI). Quindi utilizzare la funzione circ_ang2rad 11 per convertire gradi in radianti, che determina la relativa fase (RP) su un cerchio unitario.
  3. Calcolare la stabilità di sincronizzazione (R).
    1. Per ogni sequenza di asincronia, uso funzione circ_var 11 per calcolare la varianza (S) di RPs.
    2. Compute R con R = 1 - S.
      Nota: R è la lunghezza della risultante (cioè, media di vettori) di RPs, che vanno da 0 (instabile maschiatura con RPs uniformemente distribuito) a 1 (perfettamente stabile toccando con una distribuzione unimodale di RPs).
    3. Per ogni tipo di sequenza, è necessario calcolare il valore medio di RPs delle 6 prove, come la R di quel tipo di sequenza di tale soggetto.

5. Esecuzione di analisi di dati

Nota: di seguito è riportato l'analisi di dati da un unico soggetto raccolto come introdotto sopra. Esecuzione di analisi di dati avviene digitando " Bouncingball_analyze(RecordedFile) " nella finestra di comando del software, che restituisce la media e la deviazione standard (SD) della stabilità.

  1. Per la 600-ms IOI in sequenza, digitare " Bouncingball_analyze (' AT_600_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.
  2. Per la sequenza di IOI VF 600-ms, digitare " Bouncingball_analyze (' VF_600_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.
  3. Per la sequenza IOI VB 600-ms, digitare " Bouncingball_analyze (' VB_600_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.
  4. Per la 900-ms IOI in sequenza, digitare " Bouncingball_analyze (' AT_900_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.
  5. Per la sequenza di IOI VF 900-ms, digitare " Bouncingball_analyze (' VF_900_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.
  6. Per la sequenza IOI VB 900-ms, digitare " Bouncingball_analyze (' VB_900_53.1, 29.8.mat ') " nella finestra di comando e quindi premere il ' invio ' chiave.

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Representative Results

Uno dei più conosciuti risultati negli studi SMS è molto più stabile in una sequenza di uditiva composto da toni uditive rispetto a una sequenza visiva che consiste di visual lampeggia1, suggerendo modalità-specifici meccanismi di sincronizzazione di metronomo SMS2. Tuttavia, recenti studi hanno dimostrato che periodicamente gli stimoli visivi in movimento può migliorare sostanzialmente sincronizzazione rispetto a visual lampeggia3,4,5,6e la sincronizzazione di un oggetto visual rimbalzare la palla che ha una velocità uniforme varia è stato trovato per non essere meno stabile della sincronizzazione di toni uditivi4. I risultati rappresentativi sono esempi da un lavoro pubblicato del nostro gruppo4. C'erano 15 soggetti nell'esperimento. Un bidirezionale ripetute analisi delle misure della varianza (ANOVA, con correzioni di Greenhouse-Geisser) con il tipo di sequenza di fattori (tre tipi di sequenza) e tipo di IOI (due tipi di IOI) ha rivelato un effetto statistico principale del tipo di sequenza (F2,28 = 16,77, p = 0,001, partialη2 = 0,55). L'effetto principale di tipo IOI (F1,14 = 0,88, p = 0.364, η parziale2 = 0,06) e l'interazione tra i due fattori (F2,28 = 0,88, p = 0.401, η parziale2 = 0,06) non erano statisticamente significative. Il confronto della stabilità tra tipi di sequenza (t-test, con correzioni di Bonferroni) ha mostrato che per impedirà sia ms 600 e 900-ms, la sincronizzazione della palla che rimbalza era molto più stabile di sincronizzazione di visual Flash (IOI 600-ms: t 14 = 3,96, pcorreccted = 0,006, d di Cohen = 1,02; IOI 900-ms: t14 = 4,28, pcorreccted = 0,006, d di Cohen = 1,11) e non era meno stabile della sincronizzazione dei toni uditivi (IOI 600-ms: t14 = 2.95, pcorreccted = 0.066, d di Cohen = 0,76; IOI 900-ms: t14 = 2.06, pcorreccted = 0,348, d di Cohen = 0,53) (Figura 2).

Figure 2
Figura 2 : Stabilità di sincronizzazione (R) per le sequenze di AT, VF e VB di impedirà ms 600 e 900-ms. Barre di errore indicano gli intervalli di confidenza del 95% ±. Altre convenzioni sono come in Figura 1. La figura è adattata da Figura 2 in Gan et al. 4 (che è pubblicato sotto licenza Creative Commons Attribuzione 4.0 International). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Questo protocollo viene illustrato come esaminare una palla che rimbalza con una velocità uniforme variabile in un'attività di sincronizzazione di metronomo. Eseguito per la sincronizzazione paragonabile a quella di toni uditive, la palla rimbalza è di particolare importanza per affrontare l'argomento di ricerca corrente di tratti di modalità specifiche da parte di SMS.

Il passaggio fondamentale nel protocollo attuale è quello di introdurre l'uniformemente variabile velocità di palla che rimbalza, e vengono fornite istruzioni dettagliate per svolgere l'attività di sincronizzazione e di analizzare i dati di sincronizzazione. Il presente protocollo inoltre viene illustrato come utilizzare la palla che rimbalza per diversi impedirà adottando accelerazioni differenti. Qui va ricordato che l'utilizzo della palla che rimbalza dovrebbe non essere meno di 300 ms. Gan et al limitato per impedirà 4 hanno dimostrato che la palla rimbalza con un 300-ms IOI era troppo veloce e sembrava innaturale per soggetti e così era difficile da toccare con la palla.

La palla rimbalza è un utile strumento per lo studio di SMS e l'elaborazione di temporizzazione. Mentre in questo protocollo la palla che rimbalza è illustrata in un'attività di sincronizzazione semplice metronomo e i risultati rappresentativi da uno studio comportamentale con oggetti normali, lavoro futuro potrebbe adottare la palla rimbalza nell'inchiesta di: (1) sincronizzazione sequenze di sequenze ritmiche più complesse in cui il metronomo (o beat, nel contesto musicale) è tenuto a essere estratte dal complesso12,13; (2) la percezione di una deviazione di temporizzazione in un metronomo13,14; (3) neurale meccanismi sottostanti SMS6; e (4) pazienti con deficit di temporizzazione, ad es., malattia del Parkinson pazienti15,16.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato dalla Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina (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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