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Behavior

Um método para estudar a adaptação para a esquerda-direita invertida audição

Published: October 29, 2018 doi: 10.3791/56808
Automatic Translation
1,2
1Faculty of Environment and Information Studies, Shonan Fujisawa Campus (SFC), Keio University, 2School of Information Environment, Tokyo Denki University

Summary

O presente estudo propõe um protocolo para investigar a adaptação à esquerda-direita invertida audição alcançada apenas por dispositivos wearable, usando neuroimagem, que pode ser uma ferramenta eficaz para descobrir a capacidade de adaptação dos seres humanos para um ambiente de romance na domínio auditivo.

Abstract

Um espaço sensorial incomum é uma das ferramentas eficazes para descobrir o mecanismo da adaptabilidade dos seres humanos para um ambiente de romance. Embora a maioria dos estudos anteriores usou óculos especiais com prismas para atingir espaços incomuns no domínio visual, uma metodologia para o estudo da adaptação aos espaços auditivos incomuns ainda tem que ser totalmente estabelecida. Este estudo propõe um novo protocolo para set-up, validar e usar um sistema estereofônico invertido esquerda-direita, usando apenas dispositivos wearable, e estudar a adaptação para a esquerda-direita invertida audição com a ajuda de neuroimagem. Apesar de características acústicas individuais ainda não são implementadas, e repercussões ligeira de sons invertidas é relativamente incontrolável, o aparelho construído mostra alta performance na localização de fonte sonora de 360°, juntamente com a audição características com pequeno atraso. Além disso, parece um leitor de música móvel e permite que um participante se concentrar na vida diária sem despertar a curiosidade ou chamar a atenção de outros indivíduos. Desde que os efeitos da adaptação com êxito foram detectados nos níveis perceptivos, comportamentais e neurais, conclui-se que este protocolo fornece uma metodologia promissor para o estudo de adaptação para audição invertida de esquerda-direita e é uma ferramenta eficaz para descobrindo a adaptabilidade dos seres humanos para uma novela ambientes de domínio auditivo.

Introduction

Capacidade de adaptação a um ambiente de romance é uma das funções fundamentais para os seres humanos a viver verdadeiramente em qualquer situação. Uma ferramenta eficaz para descobrir o mecanismo de adaptação ambiental em seres humanos é um espaço sensorial incomum que é artificialmente produzido por aparelhos. Na maioria dos estudos anteriores a lidar com este tópico, especiais óculos com prismas têm sido utilizados para alcançar a visão invertida de esquerda-direita1,2,3,4,5 ou acima-abaixo visão invertida6,7. Além disso, a exposição de tal visão de alguns dias a mais de um mês revelou adaptação perceptiva e comportamental1,2,3,4,5, 6 , 7 (por exemplo, capacidade de montar uma bicicleta2,5,7). Além disso, medições periódicas da atividade cerebral usando técnicas de neuroimagem, como a Eletroencefalografia (EEG)1, magnetoencefalografia (MEG)3e ressonância magnética funcional (fMRI)2, 4,5,7, foram detectadas alterações na atividade neural subjacente a adaptação (por exemplo, ativação visual bilateral para estimulação visual unilateral4, 5). embora a aparência do participante torna-se estranho em certa medida e grande cuidado é necessário para o observador para manter a segurança do participante, visão invertida com prismas fornece precisos tridimensional (3D) visuais informações sem qualquer atraso em uma maneira wearable. Portanto, a metodologia para desvendar o mecanismo de adaptação ambiental é relativamente estabelecida no domínio visual.

Em 1879, Thompson propôs um conceito de pseudophone, "um instrumento para investigar as leis da audição binaural através das ilusões que produz na percepção do espaço acústica"8. No entanto, em contraste com o visual casos1,2,3,4,5,6,7, algumas tentativas foram feitas para estudar a adaptação ao incomum espaços auditivos e nenhum conhecimento perceptível foi obtida até à data. Apesar de uma longa história de desenvolvimento virtual exibe auditivo9,10, wearable aparelhos para controlar 3D audição raramente têm sido desenvolvidos. Portanto, apenas alguns relatórios examinaram a adaptação à esquerda-direita invertida audição. Um aparelho tradicional consiste em um par de curvas Trombetas que são cruzadas e inseridas em canais de orelha de um participante em um neguinho forma11,12. Em 1928, Young relatada pela primeira vez o uso destes cruzou trombetas e usava-os continuamente por 3 dias no máximo ou um total de 85 h para testar a adaptação à esquerda-direita invertida audição. Willey et al 12 reanalisada a adaptação em três participantes usando as trombetas para 3, 7 e 8 dias, respectivamente. As trombetas curvas facilmente fornecida invertida audição esquerda-direita, mas tiveram um problema com a confiabilidade da precisão espacial, wearability e aparência estranha. Um aparelho mais avançado para a audição invertida é um sistema eletrônico, no qual as linhas de esquerda e direita da cabeça/fones de ouvido e microfones são inversamente ligado13,14. Ohtsubo et al 13 alcançado inversão auditiva usando os fone de ouvido-microfones já binaurais primeiros que estavam conectados a um amplificador fixo e avaliaram o seu desempenho. Mais recentemente, Hofman et al 14 reticulado completo no canal-aparelhos auditivos e testada a adaptação em dois participantes que usava a SIDA para 49 h em 3 dias e 3 semanas, respectivamente. Embora estes estudos relataram alta performance de localização da fonte sonora no campo auditivo frontal, a localização da fonte sonora no campo de defesa e um potencial atraso de dispositivos elétricos nunca foram avaliadas. Especialmente em Hofman et al' estudo de s, o desempenho espacial dos aparelhos auditivos foi garantido para a frente 60° na condição de cabeça-fixo e o dianteiro 150° na condição de cabeça-livre, sugerindo que o desempenho de omniazimuth desconhecido. Além disso, o período de exposição pode ser muito curto para detectar fenômenos relacionados com a adaptação em comparação com os casos mais de visão invertida2,4,5. Nenhum desses estudos mediram a atividade cerebral usando técnicas de neuroimagem. Portanto, a incerteza spatiotemporal precisão, os períodos de exposição curta, e a sua não utilização de neuroimagem pode ser razões para o pequeno número de relatórios e a quantidade limitada de conhecimento na adaptação para audição invertida de esquerda-direita.

Graças aos avanços recentes na tecnologia acústica wearable, Aoyama e Kuriki15 conseguido construir uma esquerda-direita invertida audição 3D usando dispositivos somente wearable que recentemente se tornou disponível e alcançado o sistema de omniazimuth com alta spatiotemporal precisão. Além disso, aproximadamente uma 1 mês exposição à audição invertida usando o aparelho exibiu alguns resultados representativos para medições de MEG. Com base neste relatório, descrevemos, neste artigo, um protocolo detalhado para set-up, validar e usar o sistema, e testar a adaptação para a esquerda-direita invertida audição com a ajuda de neuroimagem que é realizada periodicamente sem o sistema. Esta abordagem é eficaz para descobrir a capacidade de adaptação dos seres humanos para um ambiente de romance no domínio auditivo.

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Protocol

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pela Comissão ética de Tokyo Denki University. Para cada participante, consentimento informado foi obtido após o participante recebeu uma explicação detalhada sobre o protocolo.

1. instalação da esquerda-direita invertida sistema de audição

  1. Instalação do sistema de audição invertida sem um participante
    1. Prepare um gravador de (LPCM) modulação de código de pulso linear, microfones binaurais e binaural fones de ouvido.
    2. Conecte as linhas de esquerda e direita dos microfones zangado com o gravador de LPCM para que a esquerda-direita invertidos sinais de som analógicos são digitalizados. Além disso, conecte as linhas de esquerda e direita dos fones de ouvido direto para o gravador para que os sinais digitalizados invertidos imediatamente são jogados.
      Nota: No caso de empregar os fone de ouvido-microfones binaurais como binaural fones de ouvido, não use as partes de fone de ouvido para reduzir as repercussões dos sons que atravessam as partes de microfone.
    3. Colocar os corpos de microfones e fones de ouvido juntos para cada orelha com isolamento leve por materiais à prova de som e cubra os microfones com para-brisas dedicados para suprimir o ruído de vento.
    4. Inserir as pilhas recarregáveis e um cartão de memória de alta velocidade de grande capacidade para o gravador LPCM e ligá-lo. Definir as condições de gravação corretamente de forma que os sinais de som são gravados no cartão de memória como um formato LPCM em uma taxa de amostragem de 96 kHz, com uma profundidade de 24 bits.
    5. Coloque o corpo do sistema em um saco de tamanho de bolso.
  2. Instalação do sistema de audição invertida com um participante
    1. Instrua um participante para inserir firmemente os fones de ouvido do sistema de audição inverteu os canais de orelha.
    2. Desconecte as linhas para as esquerda e direita microfones e conectar o lado dominante-orelha do microfone direto para o gravador.
    3. Instruir o participante a tira e põe do lado dominante-orelha do sistema repetidamente enquanto ajusta o volume do som do gravador de tornar a sonoridade subjetiva de direct (normal) e indiretas (invertida) soa igual (mais próximo possível).
    4. Verifique o volume para o ouvido não-dominante também e conecte todas as linhas do sistema de volta.
    5. Colocar o sistema no bolso do participante, fixar os fios na roupa do participante adequadamente para evitar tropeços e buscar ruídos indesejados.

2. validação da esquerda-direita invertida sistema de audição

Nota: Execute as seguintes etapas para validar o sistema de audição invertida de esquerda-direita, independentemente de experiências estudando a adaptação à reversão de esquerda-direita.

  1. Validação da localização da fonte sonora do sistema de audição invertida
    1. Localize um transferidor de ângulo digital cuja direção inicial é definida como 0° no centro de uma sala anecoica, e assumir um círculo virtual centrado nesse ponto com um raio de 2 m. ao longo do círculo virtual, mark 72 possíveis fontes sonoras a cada 5° de-180 °-175 ° em um forma no sentido horário e conjunto de alto-falantes do avião-onda nestes pontos dirigidos em direção ao centro do círculo.
    2. Colocar uma câmera de vídeo no centro da sala para gravar a exibição do transferidor digital.
      Nota: Uma vez que a exibição do transferidor move-se com o corpo do transferidor, o campo de visão do vídeo deve ser grande o suficiente para cobrir todas as áreas possíveis. Além disso, a câmera de vídeo deve ser cuidadosamente colocada a fim de não perturbar a posição do assento do participante e a apresentação de som.
    3. Prepare-se para duas sessões de localização da fonte sonora: na primeira sessão, o participante não coloca no sistema de audição invertida. Na segunda sessão, o participante coloca no equipamento, calibra-lo e verifica o sistema (conforme explicado no passo 1.2) tão rapidamente quanto possível.
    4. Orientar os participantes a sentar-se confortavelmente e de olhos vendados no centro do revestimento do círculo um 0° fonte de som e esperar que a experiência começar.
    5. Realizar duas sessões de localização da fonte sonora. Em ambas as sessões, usufruir o participante o transferidor para indicar a direção de som percebida tão precisamente quanto possível, sem mover a cabeça.
    6. Para cada sessão, iniciar a gravação de vídeo a tela de ângulo do transferidor e presentes sons de 1000 Hz nível 65 dB de pressão sonora (SPL) em qualquer uma das fontes de som: o som de um local é aleatoriamente mudou para o som em outro local a cada 10 s de tal um maneira que cada local é usado uma vez.
      Nota: Aqui usamos MATLAB com o Toolbox psicofísica16,17,18. Embora esta caixa de ferramentas é comumente usada para apresentar sons, também pode ser usado qualquer software de estimulação confiável.
    7. Após cada sessão, parar a gravação de vídeo e instruir os participantes a fazer uma pausa para uma quantidade suficiente de tempo.
    8. Leia os ângulos de julgamento-por-julgamento perceptuais exibidos no transferidor do vídeo gravado e avaliar o desempenho espacial do sistema de audição invertida, comparando os ângulos perceptuais em normal e as condições invertidas contra o físico ângulos definidos pela direção de fontes sonoras.
  2. Validação do atraso do sistema de audição invertida
    1. Colocar o sistema de audição invertida sobre uma mesa em um quarto calmo com os não participantes.
    2. Desligar uma linha para o microfone à esquerda e coloque um onda plana alto-falante e o fone de ouvido esquerdo mais perto possível do microfone certo.
    3. Inicie a gravação de sons (normais) diretos do alto-falante e indiretos (invertidas) sons do fone de ouvido esquerdo simultaneamente através do microfone certo.
    4. 1-ms presentes clique em sons do alto-falante com um intervalo de estímulo inter moderado no 65-dB SPL.
    5. Após um número suficiente de ensaios, pare de apresentar e gravar os sons.
    6. Para confirmar a configuração simétrica do sistema, repita as mesmas etapas acima usando o fone de ouvido direito e o esquerdo microfone.
    7. Ler os dados gravados de som usando o software (por exemplo, MATLAB) e avaliar a diferença entre os timings de aparecimento dos sons (normais) diretos e indiretos sons (invertidas), que corresponde a um potencial atraso causado pelo tempo gasto de passagem o caminho elétrico no sistema.

3. estudar a adaptação para a esquerda-direita invertida audição

  1. Procedimento da exposição a audição invertida
    1. Lembre os participantes repetidamente de seu direito de desistir da exposição a qualquer momento.
      Nota: Pare a exposição logo que possível se o participante relata a doença ou se um observador notar qualquer sinal de que o participante quer desistir da exposição por qualquer motivo.
    2. Prepare um número suficiente de baterias recarregáveis e cartões de grande capacidade de memória de alta velocidade para permitir que o participante para substituí-los a qualquer momento.
    3. Instrua o participante a usar, calibrar e verificar o sistema de audição invertida por si durante o período de exposição, conforme explicado na etapa 1.2. Execute o procedimento a mesmo cada vez que o participante usa o sistema após cada interrupção.
    4. Instrua o participante a realizar actividades da vida quotidiana enquanto usava o sistema continuamente por aproximadamente um mês, exceto enquanto dormir, tomar banho, neuroimagem e outras vezes de emergência. Nesses casos, peça aos participantes para remover o sistema e imediatamente inserir tampões em suas orelhas para evitar recuperação de adaptação.
      Nota: Embora seja ideal para o participante a usar o sistema dia e noite, é altamente recomendável que o sistema não ser usado ao mesmo tempo a dormir e tomar banho para evitar barulhos inesperados e choques elétricos, respectivamente.
    5. Substitua as pilhas e cartões de memória rotineiramente antes de exaustão de bateria e excesso de capacidade de memória, respectivamente. Remover o sistema e substituí-lo com tampões rapidamente em um lugar silencioso, sem produzir qualquer som.
    6. Quando um participante precisa movimentar a unidade exterior, o participante em um carro, acompanhar o participante em movimento, ou pedir para usar meios seguros de transporte para atos praticados em paz.
      Nota: Grandes cuidados devem ser tomados pelo pesquisador a fim de não comprometer a segurança do participante durante o período de exposição, especialmente quando o participante vai para fora. Proibi o participante da realização de quaisquer comportamentos perigosos.
    7. Para facilitar a adaptação, instruir o participante a experimentar situações envolvendo alta entrada auditiva, tais como andar em um shopping center ou um campus, tendo uma conversa com mais de duas pessoas, e jogando vídeo 3D jogos, para contanto que possível.
    8. Instrua o participante a manter um diário ou fornecer um relatório subjetivo para um observador tão frequentemente quanto possível sobre mudança perceptiva e comportamental, experientes eventos e tudo o que o participante nota.
    9. Após o período de exposição do alvo, instrua o participante a tirar o sistema de audição invertida.
      Nota: Também é importante acompanhar sobre as mudanças de percepção e comportamentais, a fim de examinar o processo de recuperação desde a adaptação a esquerda-direita invertida audição.
  2. Neuroimagem durante a exposição a audição invertida
    1. Instrua o participante a treinar em uma tarefa que será usada durante as experiências de neuroimagem como suficientemente quanto possível.
      1. Por exemplo, treine o participante a executar uma tarefa de tempo de reação seletiva em duas condições, compatíveis e incompatíveis15. A condição compatível consiste em responder imediatamente ao som de orelha direita com o dedo indicador direito e o som da orelha esquerda com o dedo indicador esquerdo. A condição incompatível consiste em responder imediatamente ao som de orelha direita com o dedo indicador esquerdo e ao som de orelha esquerda com o dedo indicador direito.
      2. Usar sons de 1000 Hz em 65 dB SPL para 0,1 s, com um intervalo de estímulo Inter de 2,5 e 3,5 s, que pseudorandomly aparece em cada lado da orelha.
    2. Antes da exposição a audição invertida, realizar um experimento de neuroimagem sob a tarefa treinada.
      1. Por exemplo, grave ou MEG ou EEG respostas, bem como as respostas de dedo esquerdo e direito sob o tempo de reação seletiva tarefa15. A tarefa consiste em dois compatível e dois blocos incompatíveis alternativamente dispostas com um intervalo de bloco Inter de pelo menos 30 s e com sons aparecendo 80 vezes para cada bloco através de fones de ouvido inseridos com tubos de plástico de orelha.
        Nota: Embora um sistema de MEG 122-canal era usado em Aoyama e Kuriki15, um sistema de EEG multicanal também é adequado para este protocolo.
      2. Para o MEG/EEG gravação, definir a taxa de amostragem em 1 kHz e a banda passante gravação analógica 0,03 – 200 Hz.
    3. Durante aproximadamente uma 1 mês exposição à audição invertida, realizar experimentos de neuroimagem sob a tarefa treinado toda semana sem o sistema de audição invertida exatamente da mesma forma como a experiência de pré-exposição (passo 3.2.2).
      Nota: O sistema é removido imediatamente antes e imediatamente após cada experimento.
    4. Uma semana após a exposição, realizar um experimento de neuroimagem sob a tarefa treinada exatamente da mesma forma como a experiência de pré-exposição (passo 3.2.2).
    5. Analise os dados coletados antes, durante e após a exposição a audição invertida de esquerda-direita.
      1. Por exemplo, depois de rejeitar as épocas contaminadas com artefatos relacionados aos olhos, removendo o deslocamento no intervalo de pre- estímulo e definindo o low-pass filtragem a 40 Hz, média os dados de MEG/EEG de 100 ms antes de 500 ms após o início do som para o condições compatíveis e incompatíveis de estímulo-resposta15.
      2. Usando um MNE software pacote19,20, estimar as fontes da atividade cerebral com dinâmicas estatísticos paramétricos mapas (dSPMs) sobrepostos nas imagens de superfície corticais e quantificar as intensidades de atividade cerebral com mínimo-norma estima (empresas multinacionais) para cada ponto de tempo dos dados em média.
      3. Calcular a conectividade funcional auditivo-motor de dados de MEG/EEG zero-significa single-julgamento de 90 para 500 ms após o início do som para cada condição
        Nota: Aqui usamos MATLAB com o Toolbox de causalidade de Granger multivariada21.
      4. Para os dados comportamentais, calcule os tempos de reação médios para as condições de estímulo-resposta compatível e incompatível.

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Representative Results

Os resultados representativos mostrados aqui são baseados em Aoyama e Kuriki15. O presente protocolo alcançado invertida audição esquerda-direita com alta precisão spatiotemporal. A Figura 1 mostra a localização da fonte sonora em direções mais de 360 ° antes e imediatamente depois de colocar no sistema de audição invertida de esquerda-direita (figura 1A), em seis participantes, conforme indicado pela similaridade cosseno. Como mostrado na figura 1B, os ângulos perceptuais na condição normal muito bem foram correlacionados com os ângulos físicos (correlação positiva, ajustado R2 = 0,99). Os ângulos perceptuais na condição invertida também bem foram correlacionados com os ângulos físicos (correlação negativa, ajustado R2 = 0,96; ver também Figura 4 em Aoyama e Kuriki15), embora existia uma ligeira viés perceptual em direção a rotação no sentido anti-horário, especialmente para sons que vêm de frente-direita e as lateral-esquerdo direções. Notavelmente, os ângulos perceptuais na condição invertida mais foram correlacionados com os ângulos de percepção oposta arranjados na condição normal (ajustado R2 = 0,98) do que os ângulos físicos, como mostrado na Figura 1. Além disso, um potencial atraso do sistema foi estimado para ser um ms. 2 constante do presente protocolo também alcançou uma aparência natural vestindo, como ouvir música com um leitor de música móvel, evitando assim qualquer stress de ser notado pelos outros indivíduos.

Figure 1
Figura 1: localização da fonte em direções de 360°, antes e imediatamente depois de colocar no sistema de audição invertida de esquerda-direita, em seis participantes de som. (A) a esquerda-direita construído inverteu o sistema de audição. (B) cosseno similaridade entre ângulos perceptuais e sinal-regulado físico ângulos no normal (azul) e invertido (vermelhas) condições plotadas contra ângulos físicos (não regulamentados), respectivamente. Enquanto os ângulos físicos são utilizados diretamente para a semelhança de cosseno na condição normal, os sinais de ângulos físicos são invertidos na condição invertida. (C) semelhança de cosseno entre ângulos perceptuais na condição invertida e oposta arranjados ângulos perceptuais na condição normal plotados contra ângulos físicos (roxo). Esta figura foi modificada de Aoyama e Kuriki15. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O presente protocolo revelou alterações perceptivas para a audição invertida de uma fase relativamente precoce durante a exposição de aproximadamente 1 mês. Embora uma sensação de estranheza foi relatada apenas após a exposição, começou a diminuir dentro de uma semana da exposição e continuou a cair ainda mais ao longo do tempo. Sons da espelho-imagem gradualmente foram percebidos como normal, o que também ocorreu com informação visual e movimentos. Uma semana após o término do período de exposição, todas as alterações retornado para a pré-exposição nível. O presente protocolo detectou alterações não só perceptuais, mas também comportamentais e neurais subjacentes a adaptação. A Figura 2 mostra as alterações nas respostas comportamentais e neurais durante a tarefa de tempo de reação seletiva ao longo do tempo de exposição em um participante representativo. Como mostrado na Figura 2A, os tempos de reação médios para sons incompatível com a resposta em geral foram mais do que aqueles para resposta compatível com sons do período de pré-exposição para a terceira semana, mas tornou-se ligeiramente mais curtos na quarta semana. Essa inversão relativa seguido o alongamento transiente dos tempos de reação médios independentemente de compatibilidade na segunda semana. Após a exposição, tudo significa tempos de reação, voltou para o nível inicial. As intensidades MNE dos componentes N1m esquerdas e direita exibiram tendências similares para os tempos de reação médios, como mostrado na Figura 2B, embora a relação compatível incompatível foi invertida. Os componentes de N1m são distintos campos evocados auditivos observados em cerca de 90 ms após o início do som, e sua fonte foi confirmada para ser localizado em planos temporais superiores bilaterais usando dSPMs. Em geral, as intensidades das condições compatíveis de estímulo-resposta foram maiores do que aqueles nas condições incompatíveis a partir do período de pré-exposição para a terceira semana, mas foram ligeiramente menores na quarta semana. Essa inversão relativa seguido a melhoria transitória das intensidades independentemente da compatibilidade e lateralidade na segunda semana. Após a exposição, eles voltaram para os níveis iniciais.

Figure 2
Figura 2: respostas comportamentais e neurais durante a tarefa de tempo de reação seletiva em um participante representativo. (A) significa tempos de reação para estímulo-resposta condições compatíveis e incompatíveis. (B) à esquerda e direita auditivas N1m intensidades para condições compatíveis e incompatíveis estímulo-resposta, como avaliado pelo mínimo-norma estimativas. As zonas amarelas indicam um período exposto a audição invertida de esquerda-direita. Esta figura foi modificada de Aoyama e Kuriki15. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Além disso, o presente protocolo revelou alterações na conectividade funcional entre a esquerda e direita auditivo e motor áreas durante a tarefa de tempo de reação seletiva em dois participantes, conforme mostrado na Figura 3. A conectividade funcional foi testada com o teste de causalidade de Granger em um limiar de p < 0,05. Inicialmente, estas áreas auditivo-motor comunicarcom-se com outro independentemente do estímulo e a resposta. No entanto, após a exposição à audição invertida, a conectividade auditivo-motor tornou-se instável. Nomeadamente, na segunda semana, a conectividade auditivo-motor foi interrompida drasticamente, especialmente no gabarito certo motor-para-auditivo e comunicação motor de esquerda para a direita. Imediatamente depois disso, a conectividade recuperou a nível da primeira semana e voltou para o nível inicial, após a exposição.

Figure 3
Figura 3: conectividade funcional auditivo-motor como testado pelos testes de causalidade de Granger durante a tarefa de tempo de reação seletiva em dois participantes. Vermelho, amarelo e não arrow(s) indicam o número de participantes que mostrou significância em um limiar de p < 0,05 (N = 2, 1 e 0, respectivamente). LM e RM denotam áreas motor direito e esquerdas, respectivamente, e LA e RA denotam áreas auditivas direito e esquerdas, respectivamente. Esta figura foi modificada de Aoyama e Kuriki15. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

O protocolo proposto visa estabelecer uma metodologia para o estudo de adaptação à esquerda-direita invertida audição como uma ferramenta eficaz para descobrir a capacidade de adaptação dos seres humanos para um ambiente auditivo novel. Como evidenciado pelos resultados representativos, os aparelhos construídos alcançado invertida audição esquerda-direita com alta precisão spatiotemporal. Embora os anteriores aparelhos para a audição invertida11,12,13,14 eram principalmente confiáveis no campo auditivo frontal, este protocolo oferece alto desempenho em uma fonte de som de 360º Localização juntamente com características da audiência. Além disso, um potencial atraso de 2 ms perdido através do caminho elétrico no sistema, que nunca foi avaliado em outros aparelhos electrónicos de13,14, é considerado negligenciável devido a acuidade auditiva temporal humana22 . Ao contrário do aparelho tradicional das trombetas curvas se encaixam11,12 com uma aparência estranha e desconfortável, o sistema de audição invertido utilizado no presente protocolo parece um jogador de música móvel e permite que um participante para Concentre-se na vida diária sem despertar a curiosidade ou chamar a atenção de outros indivíduos. Neste ponto, é até superior de aparelhos para a visão invertida usando prismas1,2,3,4,5,6,7 . Com efeito, como evidenciado pelos resultados representativos, cerca de 1 mês de usar o aparelho alcançado adaptação à esquerda-direita invertida audição nos níveis perceptivas, comportamentais e neurais. Como em anteriores protocolos11,12,13,14, foi bastante desafiador para realizar experiências com muitos participantes, devido ao período de longa pesquisa e dificuldades em recrutamento de participantes. No entanto, os resultados individuais forneceram informação fiável, rica e valiosa sobre adaptação auditiva (para obter detalhes, consulte Aoyama e Kuriki15). Portanto, o presente protocolo é muito mais adequado para facilitar a adaptação à audição invertida do que qualquer outros protocolos anteriores que falharam para visivelmente o conhecimento prévio sobre a adaptação11,12, 13,14.

Como premissa básica, a mais alta prioridade no protocolo proposto deve ser segurança do participante, saúde e será durante a exposição à audição invertida. Para preservar estas, um observador deve tomar muito cuidado e se comunicar com o participante, tanto quanto possível, especialmente durante e imediatamente após o período de exposição. Se alguma das condições não forem satisfatórios, um observador deve parar imediatamente a exposição. Além disso, um dos passos mais importantes do protocolo é instruir o participante a experimentar situações envolvendo alta entrada auditiva para contanto que possível. Ao contrário de visuais casos em que a entrada da retina tem boa resolução espacial23,24, exposição a audição invertida é menos eficaz devido à baixa resolução espacial auditiva25,26. Além disso, não ambientais auditivos raramente ocorrem eventos na vida diária, a menos que uma pessoa é submetida a altas entradas auditivas. Além disso, não é suficiente para sons ser direcional e lateralized, mas os sons também devem ser acompanhados de outras informações sensoriais ou movimento para facilitar a adaptação. Sem esta etapa, inferior ou mesmo nenhum efeito adaptativo, é esperado. Outro passo crítico é instruir o participante a treinar em uma tarefa tão suficientemente quanto possível antes que a neuroimagem primeira experimento para que o desempenho da tarefa converge em um determinado nível. Isto é necessário para uma avaliação exacta do efeito adaptativo nas respostas comportamentais e neurais, porque é bastante difícil dissociar entre o adaptável e a tarefa de aprender efeitos ao longo do tempo. Redução preliminar da tarefa, portanto, o efeito de aprendizagem promove ainda mais a análise da adaptação.

O presente protocolo pode ser modificado com flexibilidade, dependendo da disponibilidade de equipamento experimental e a finalidade do estudo. Por exemplo, para validar a localização da fonte sonora do sistema de audição invertida, é aceitável a empregar outro método estabelecido para a localização da fonte sonora, em vez do transferidor de ângulo digital e uma sala insonorizada suficientemente calma, em vez disso de uma sala anecoica. Para estudar a adaptação à audição invertida de esquerda-direita, o período de exposição pode ser encurtado ou prolongado e a frequência de neuroimagem pode ser inferior ou superior, de acordo com a situação. Para um estudo mais aprofundado, é aconselhável realizar neuroimagem mais frequentemente após o período de exposição para investigar o processo de recuperação após a adaptação. Se neuroimagem não estiver disponível, é possível substituir as experiências de neuroimagem por experimentos comportamentais. Neste protocolo, há uma possibilidade de que um participante irá solicitar a suspensão temporária da exposição devido a razões inevitáveis. A menos que o participante aceita inserir tampões para os ouvidos durante o período de suspensão, a exposição deve ser encerrada devido a efeitos de recuperação desconhecido na readaptação; uma nova experiência deve ser iniciada com um outro participante. Outro possível problema é que um equilíbrio de intensidade subjetiva entre esquerda e direita de sons torna-se incerto devido ao contato físico com o sistema ou por outros motivos. Nesse caso, é recomendável para o participante a confirmar, com os olhos fechados, se os sons que emana a frente só são localizados na parte da frente antes de reajustar o volume.

Mesmo que o presente instrumento mostrou alta performance na localização de fonte sonora de 360°, os resultados indicaram um ligeiro viés perceptual em direção a rotação no sentido anti-horário, especialmente para sons que vêm de frente-direita e as lateral-esquerdo direções. Supondo que os fones de ouvido são devidamente inseridos em canais de orelha do participante, duas possibilidades são consideradas para a distorção assimétrica da localização: características acústicas individuais e repercussões de invertidam sons. Características acústicas são tipicamente modeladas como transferência de cabeça relacionados com funções (HRTFs)27, e HRTFs comuns são utilizados para qualquer participante na versão atual do aparelho sem otimização específica. Assim, há espaço para melhorar o aparato implementando HRTFs individuais para cada orelha e participante. Em contraste, a ligeira repercussões de sons invertidas é relativamente incontroláveis. Embora a separação das partes de microfone e fone de ouvido do sistema reduz as repercussões e sons habituais não são susceptíveis de gerar perceptível condução óssea28, é tecnicamente difícil evitar as repercussões completamente em uma maneira wearable. Além disso, durante a exposição, é quase impossível controlar vozes auto-produzido osso-conduzida; assim, não há nada a fazer, mas para assumir uma distribuição simétrica para eles. Portanto, considera-se que a implementação de HRTFs individuais é a prioridade para melhorar o aparato e atingir a adaptação mais eficaz.

A nosso conhecimento, este é bem sucedido primeiro protocolo estabelecido para estudar a adaptação a longo prazo ao precisa esquerda-direita invertida audição com neuroimagem. Além disso, este protocolo tem um grande potencial de aplicabilidade extensiva pesquisa auditivo e multisensorial. Por exemplo, o sistema incorpora um microcomputador pode ser configurado para induzir alterações diferentes no espaço auditivo, tais como uma mudança global para a direita ou uma compressão do espaço auditivo em direção ao centro. Como informação espacial respondendo é processada através de modalidades sensoriais, espaço auditivo alterado pode ser uma forte ferramenta para revelar mecanismos de recalibração espacial multisensorial em uma maneira similar ao Zwiers et al 29, que relataram os efeitos de usar lentes de prisma com espacialmente comprimido visão na localização da fonte sonora. Hoje em dia, está se tornando cada vez mais popular para usar técnicas atualmente disponíveis de forma multimodal, tais como a utilização simultânea de EEG e fMRI30, e um atraso combinado o uso da estimulação cerebral de transcraniana e EEG/MEG31. Enquanto a utilização simultânea de duas técnicas de neuroimagem compensa mutuamente suas fraquezas, o atraso combinada de utilização de técnicas de neuroestimulação e neuroimagem revela cerebral funções relacionadas com sequelas causadas pela neuroestimulação usando a neuroimagem. Nomeadamente, um regime experimental do presente protocolo pode ser considerado como uma versão expandida de último caso. Semelhante às técnicas de neuroestimulação, contínuas usando um aparelho wearable com incomum espaço sensorial causa sequelas de adaptação. Estes efeitos podem ser medidos em seguida por uma técnica de neuroimagem. Portanto, o atraso combinado o uso de um aparelho de wearable e uma técnica de neuroimagem revela as funções cerebrais relacionadas com a adaptação (como brevemente referiu em Aoyama e Kuriki15). Do ponto de vista geral, este sistema pode fornecer novos insights sobre estudos de neuroimagem com uma variedade de efeitos adaptativos. Em conclusão, o presente protocolo, no âmbito deste regime, prevê uma metodologia promissora estudando invertida audição esquerda-direita como uma ferramenta para descobrir a capacidade de adaptação dos seres humanos para um ambiente de romance no domínio auditivo.

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Disclosures

O autor não tem nada para divulgar.

Acknowledgments

Este trabalho foi parcialmente financiado por uma concessão do JSPS KAKENHI Grant número JP17K00209. O autor agradece Takayuki Hoshino e Kazuhiro Shigeta para assistência técnica.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Linear pulse-code-modulation recorder Sony PCM-M10
Binaural microphones Roland CS-10EM
Binaural in-ear earphones Etymotic Research ER-4B
Digital angle protractor Wenzhou Sanhe Measuring Instrument 5422-200
Plane-wave speaker Alphagreen SS-2101
Video camera Sony HDR-CX560
MATLAB Mathworks R2012a, R2015a R2012a for stimulation and R2015a for analysis
Psychophysics Toolbox Free Version 3 http://psychtoolbox.org
Insert earphones Etymotic Research ER-2
Magnetoencephalography system Neuromag Neuromag-122 TM
Electroencephalography system Brain Products acti64CHamp
MNE Free MNE Software Version 2.7,
MNE 0.13		 https://martinos.org/mne/stable/index.html
The Multivariate Granger Causality Toolbox Free mvgc_v1.0 http://www.sussex.ac.uk/sackler/mvgc/

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Comportamento questão 140 Pseudophone auditiva adaptação adaptação ambiental coordenação auditivo-Motor integração multisensorial plasticidade Neural ambiente incomum localização de som dispositivos Wearable percepção e comportamento Neuro-imagem
Um método para estudar a adaptação para a esquerda-direita invertida audição
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Aoyama, A. A Method to Study… More

Aoyama, A. A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition. J. Vis. Exp. (140), e56808, doi:10.3791/56808 (2018).

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