خفيفة الوزن، القائم على نظام سماعات لمعالجة ملاحظات السمعية في العصافير

Neuroscience
 

Summary

وصفنا تصميم وتجميع سماعات المنمنمة مناسبة لتحل محل التقييم على الطائر المغرد في السمع الطبيعية مع إشارة صوتية التلاعب بها. ويستخدم الانترنت أجهزة معالجة الصوت للتلاعب خرج أغنية، وإدخال في الوقت الحقيقي أخطاء في التقييم السمعي عبر سماعات الرأس، ودفع الصوتية التعلم الحركي.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Hoffmann, L. A., Kelly, C. W., Nicholson, D. A., Sober, S. J. A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds. J. Vis. Exp. (69), e50027, doi:10.3791/50027 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

وقد وفرت التلاعب التجريبية من خلال ردود الفعل الحسية سلوك معقد معلومات قيمة حول الحسابات الكامنة وراء التحكم في المحركات والحسية اللدونة 1. تتفق نتيجة الاضطرابات الحسية في التغيرات التعويضية في الناتج المحرك، مما يعكس التغييرات في التحكم في المحركات التي تقلل من feedforward الخطأ تعليقات من ذوي الخبرة. عن طريق قياس مدى اختلاف ردود الفعل الحسية أخطاء تؤثر على سلوك الإنسان، واستكشفت دراسات سابقة كيفية استخدام الإشارات البصرية إلى إعادة تقويم حركات الذراع 2،3 ويستخدم التقييم السمعي لتعديل إنتاج الكلام 4-7. قوة هذا النهج يقوم على القدرة على تقليد السلوك في أخطاء طبيعي، مما يسمح للمجرب لمراقبة كيفية استخدام أخطاء ذوي الخبرة في الإنتاج إلى إعادة تقويم المخرجات الحركية.

الطيور المغردة تقديم نموذج حيواني ممتاز عن التحقيق في أساس العصبية الحسية والسيطرة اللدونة 8،9 9-12 . ومع ذلك، فإن عدم وجود نموذج تصحيح الخطأ طبيعي - قد جعل من الصعب فهم الحسابية التي يقوم عليها التعلم الصوتية أو كيف عناصر مختلفة من الدوائر العصبية المساهمة - التي مضطرب معلمة الصوتية المعروفة من قبل المجرب ثم تصحيح من قبل الطائر المغرد لتصحيح الأخطاء الصوتية 13.

هذه التقنية الموصوفة هنا سيمكنهم من السيطرة مجرب دقيقة على الأخطاء في التقييم السمعي الطيور الغناء، والسماح للأخطاء إدخال الحسية التعسفي التي يمكن استخدامها لدفع التعلم الصوتية. ويستخدم الانترنت الصوت معدات تجهيز لإدخال الاضطراب المعروفيتم استخدام الصوتيات للأغنية، وسماعات جهاز المنمنمة لتحل محل التقييم على الطائر المغرد في السمع الطبيعية مع الإشارة مضطرب في الوقت الحقيقي. وقد استخدمنا هذا النموذج إلى التشويش على الترددات الأساسية (الملعب) من ردود الفعل السمعية في الطيور المغردة الكبار، وتوفير اول دليل على ان الطيور البالغة الحفاظ على الأداء الصوتي باستخدام تصحيح الخطأ 14. ويمكن استخدام هذا البروتوكول لتنفيذ مجموعة واسعة من الاضطرابات ردود الفعل الحسية (بما في ذلك سبيل المثال لا الحصر التحولات الملعب) للتحقيق في أساس العصبية الحاسوبية والتعلم الصوتية.

Protocol

تنفيذ نظام سماعات يتكون من أربع خطوات رئيسية. القسم 1 أدناه تفاصيل جمعية الإطار سماعات، الذي يضم الالكترونيات (سماعات وميكروفون المنمنمة). الباب 2 يصف كيف يتم إرفاق الإطار إلى الطيور. الباب 3 يصف جمعية الإلكترونيات. القسم 4 يفسر كيفية توصيل أجهزة الصوت الالكترونيات لتجهيز وجمع البيانات والمعلومات لاختبار إجراء أن النظام يعمل بشكل صحيح.

1. افتعال أذن الإطار

  1. قطع مكونات ألياف الكربون لسماعات الأذن والعارضة. استخدام عجلة القطاعات بشأن دريميل اداة لإعداد القطع التالية:
    1 العارضة (3 سم من قطاع 1 × 3 مم ألياف الكربون)
    2 الدعامات العمودية (1.5 سم من قطاع 1 × 3 مم ألياف الكربون)
    2 سماعات الأذن (4 ملم ID مم 4/6 مم ألياف الكربون اسطوانة OD)
  2. تجميع العارضة. حفر اثنين من الثقوب الصغيرة 4.5 مم وبصرف النظر في وسط العارضة ( الشكل 1A الأحمر في). تحويل أكثر من العارضة وبالتالي فإن المكسرات عرافة تكمن في الأعلى. الايبوكسي لمنع الإلتصاق من وضع غيض من مسامير لالمكسرات عرافة قطرة من الزيوت المعدنية (كما هو موضح في الشكل 1A الخضراء في) على طرف كل المسمار. وضع شرائح إبرة اثنين على أعلى المكسرات عرافة. المكسرات عرافة الايبوكسي لبعضها البعض وشرائح الإبرة، التي تشمل كلا من (الشكل 1A، أسفل) بعد الايبوكسي وشفي تماما (24 ساعة)، وإزالة مسامير على حد سواء. وينبغي للوحدة العارضة فصل إلى أربعة عناصر: اثنين من البراغي، وطول 3 سم من ألياف الكربون، وقطعة واحدة تتكون من 2 المكسرات عرافة وشرائح إبرة 2 صقها معا مع الايبوكسي. إعادة تجميع وحدة العارضة. </ لى>
  3. تلفيق حلقات الرغوة. استخدام 1/4 في لكمة ثقب (6.35 مم) لخفض اسطوانة رغوة رغوة من سدادة الأذن. استخدام مقص لقطع عمودي على محور طويل من الاسطوانة مما أسفر عن رغوة مم 2 (طول) من 6.35 مم (قطر) اسطوانة. ثم استخدام لكمة ثقب 1/8 في (3،175 ملم) لقطع وسط الاسطوانة مم رغوة 2، تشكيل عصابة رغوة (كما هو موضح في الشكل 1B البرتقال في).
  4. تجميع سماعات الأذن. استخدام الدعامات العمودية الايبوكسي لالغراء (1.5 سم طول من قطاع ألياف الكربون) لطول 4MM من ألياف الكربون اسطوانة كما هو مبين في الشكل 1B، أسفل. عندما الايبوكسي وشددت، استخدام كمية صغيرة من الغراء الايبوكسي لحلقة رغوة إلى نهاية الاسطوانة (1B الشكل، أسفل). لن يرن رغوة راحة ضد رئيس الطيور.

2. توصيل سماعات الرأس الإطار إلى الطيور

  1. إعداد stereotax. قبل الجراحة، من خلال إدراج earbars stereotax سماعات الأذن مع منصات الرغوة التي تواجه الداخل (الشكل 1C
  2. إرفاق العارضة. تخدير الطيور باستخدام isoflurane و / أو الكيتامين بالإضافة إلى الميدازولام. ينبغي للتخدير الطيور لديها عيون مغلقة لا تستجيب لوقرصة أخمص قدميه. وضع الطيور في stereotax وجعل شق 5-10 ملم في فروة الرأس. يجب أن يكون الشق على طول خط الوسط وتوسيع الأمامي من مم 2 نقطة الأمامي من المرفقات للعضلات الرقبة في الجزء الخلفي من الجمجمة. فرك الجمجمة تعرض مع الايثانول 70٪ لتجفيف سطح العظام. استخدام حامل مقطع التمساح لوضع العارضة بحيث الايبوكسي المغطاة بقية المكسرات عرافة على الجزء العلوي من الجمجمة (الشكل 1C، د). رفع العارضة قليلا، والغراء والمكسرات عرافة (مع الايبوكسي أو الاكريليك الأسنان) في الجمجمة، والحرص على أن يلمس لاصقة فقط وليس المكسرات عرافة العارضة نفسها. وهذا سوف يسمح لك لإزالة سماعات الرأس (عن طريق إزالة مسامير)، ولم يتبق سوى المكسرات عرافة تثبت بصورة دائمة على الرأس (1D الشكل).
  3. سماعات الأذن إرفاق. الشريحة سماعات الأذن ألونز القضبان الأذن حتى بقية فوم ضد رئيس الطائر (الشكل 1C، أعلى). استخدام مشابك متحركة على قضبان الأذن للضغط فوم بحزم ضد رئيس الطائر (الشكل 1C، أسفل)، وهذا هو المهم الحصول على ختم الصوت العالية. تدوير سماعات الأذن بحيث تلمس المشاركات الرأسي الخلفي من العارضة، وترك مساحة للموصل مقبس قطاع (الشكل 2) أمام آخر. المشاركات الغراء لالعارضة باستخدام الايبوكسي أو الاكريليك.
  4. الانتعاش. السماح 24 ساعة لالايبوكسي / الاكريليك لعلاج كامل والطيور لاسترداد. بعد الشفاء، ودراسة الأطر لجعل متأكد من فوم شكل خاتم مشددة حول قنوات الأذن. إذا ختم واهية، يمكن إزالة منصات الرغوة واستبدالها الكبيرة لتحسين الختم الصوتية. إزالة بلطف باستخدام مسامير 0.05 في (1.27 ملم) وجع سداسية تجميعها وإزالة سماعات الإطار من الطيور.

3. تجميع الإلكترونيات

  1. افتعال محولات المتكلم. جعل محولات المتكلمعن طريق إدراج غيض الماصة (5،2 سم على معلومات سرية طويلة مع قطر التي التناقص التدريجي في الفترة من 5 مم إلى 1 مم) إلى قطعة خردة من ألياف الكربون اسطوانة (استخدام نفس ID مم 4/6 مم OD cyinder الأسهم أما بالنسبة لسماعات الأذن، ومدة من الخردة اسطوانة ليست مهمة)، ثم قص الماصة نصيحة 1 مم بعد نهاية الاسطوانة (الشكل 2A). إزالة من اسطوانة وقطع بحيث يبلغ الطول الإجمالي للمحول هو 3 مم.
  2. توصيل السماعات. أطوال 5 سم جندى من 36 GA معزول. السلك إلى محطات الإيجابية والسلبية على حد سواء المتكلمين (أسلاك الأخضر والأسود، على التوالي، في 2D الشكل، ه). استخدام مقياس الأوم للتحقق من أن لا الطرفية على اتصال مع غلاف معدني الكهربائية المتحدث.
  3. تجميع المتكلم / المكون الميكروفون. الايبوكسي شريط من الشريط (أي الشريط العازلة كهربائيا ستعمل) إلى جانب واحد من متكلم واحد والايبوكسي هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس على رأس الشريط (الشكل 2B). لحام السلك الأرض من الميكروفون إلى ر سلبيةerminal للمتكلم (اتصال هو مبين في الشكل سوداء في 2E).
  4. الايبوكسي كل من المتكلم والمتكلم المكون / الميكروفون في أوسع نهاية كل محول (الشكل 2C، يمين). وكل من المتكلم وميكروفون ميناء (فقط) تناسب داخل الماصة. لا شك أن الايبوكسي لا يغطي إما الميناء.
  5. إدراج بلطف محولات في سماعات الأذن (الشكل 2D، يمين). الغراء كل محول لياربود مع قطرة صغيرة من الايبوكسي.
  6. افتعال قاطع الموصل. قطع قطعة من الشريط مأخذ موصل تتكون من أربع محطات ووضع علامة مرجعية (أبيض نقطة في الشكل 2D) على زاوية واحدة من المآخذ. وضع قاطع الموصل بالقرب من واحدة من الوظائف العمودي. لحام أسلاك المتحدث وميكروفون لدبابيس في التكوين هو موضح في الشكل 2E. استخدام مقياس الأوم للتحقق من دوائر قصيرة على قطاع موصل وإصلاح إذا لزم الأمر. الايبوكسي قطاع موصل إلى سماعات ورامي. التفاف شرائح من الشريط الكهربائية أو الأسلاك سكوتش حول تتعرض لحماية الأسلاك وإضافة طبقة رقيقة من الايبوكسي على الشريط ينتهي لمنع التفكك. يجب أن الوزن النهائي للسماعات (بما في ذلك الإطار والالكترونيات) يكون 1،3-1،5 غرام.
  7. بناء مرنة عن طريق لحام الرصاص أطوال الطول 4 15 من 36 GA معزول. سلك لجزء من رأس قاطع الموصل التي تتكون من أربع محطات (الشكل 3A). وضع علامة مرجعية (أبيض نقطة في الشكل 3) على زاوية واحدة من رأس لضمان توصيل الرصاص في المقبس في الاتجاه الصحيح. جديلة أسلاك الرصاص والانتهاء من أسلاك لحام لمحول ان السدادات الى العاكس (الشكل 3B).

4. توصيل سماعات الرأس إلكترونيات الى السلطة ومعدات معالجة الإشارات

  1. جمع وتصفية، تحول الملعب، وتضخيم المدخلات الصوتية. شنق ميكروفون مكثف احادي ("قفص هيئة التصنيع العسكري،" الشكل 4) مباشرةبوف قفص الطيور. Preamplify والمنخفضة تمرير مرشح هذه الإشارة (قطع في 10 كيلوهرتز لأغنية عصفور) ومدخلات عليه في الانسجام (أو غيرها من الصوت الحقيقي تجهيز الأجهزة). استخدام وحدة شيفتر الملعب على الانسجام لتوليد إشارة صوتية تحول. تضخيم هذه الإشارة والطريق عليه (عن طريق العاكس والرصاص مرنة) إلى القناة إيجابي على سماعات مكبر الصوت (الخضراء في الشكل 2E).
  2. توفير الطاقة لهيئة التصنيع العسكري الهواتف. البطارية 9V إرفاق إلى جدار soundbox الطيور. توصيل الطرف الموجب للبطارية إلى القناة + V (الأحمر في الشكل 2E) عن طريق العاكس والرصاص مرنة، وربط محطة البطارية السلبي إلى أرضية مشتركة بشأن إشارة معدات التجهيز. الاتصال هذه الأرضية المشتركة للمتكلم والهواتف الأرضية هيئة التصنيع العسكري (السوداء في الشكل 2E).
  3. معايرة زيادة التغذية المرتدة. الانتهاء من توصيل سماعات الرأس إلى المكسرات عرافة على رأسه الطير باستخدام مسامير 0-80. عندما تبدأ الطيور الغناء، ص(هيئة التصنيع العسكري قفص تحول / unshifted إشارة، إشارة، وهيئة التصنيع العسكري الهواتف) ecord ثلاث قنوات من البيانات كما هو موضح في الشكل 4. دراسة الصوت المسجل من هيئة التصنيع العسكري الهواتف. وهذه القناة تسجيل تراكب ردود الفعل الظاهري (لعبت من خلال السماعة سماعات) وأغنية الطائر الفعلية "تسريب" مباشرة في إطار سماعات الرأس. ضبط الإعداد السعة من مكبر للصوت المتكلم (الشكل 4) بحيث التقييم السمعي الظاهري على بعد 15-20 ديسيبل أعلى صوتا من الإشارة المباشرة / تسرب. علما أن زيادة السعة تتجاوز هذه العتبة يمكن أن يؤدي إلى نزيف إشارة الظاهري من خلال سماعات الرأس ويجري انتقاؤها من قبل هيئة التصنيع العسكري قفص، مما أدى إلى تشويه التقييم. ويرد مثال على نظام المدروس (التي يهيمن الإشارة التي سجلتها هيئة التصنيع العسكري سماعات بواسطة إشارة الملعب تحول بدلا من الإشارة المباشرة / تسريب) في الشكل 5. هنا، في الإشارات المسجلة من خلال الميكروفون سماعات (الشكل 5A ، يمين) يهيمن عليه إشارة الملعب تحول (بدلا من النطق الطائر الطبيعية)، كما هو موضح في المثال طيف الطاقة في الشكل 5B.
  4. مراقبة أداء النظام. تحقق سماعات مرتين يوميا لضمان أن كلا من مكبرات صوت وميكروفون ويعمل بشكل صحيح. نلاحظ أن هيئة التصنيع العسكري سماعات تراقب واحد فقط من مكبرات الصوت. لاختبار اللغة الأخرى، اضغط على هيئة التصنيع العسكري قفص حين عقد المتحدث غير تراقبها بجوار أذنك - سوف تسمع صوت النقر إذا كانت اللغة غير تراقبها تعمل. آخر الاختيار الموصى به هو لقطع مصدر الطاقة وخرج إشارة من هيئة التصنيع العسكري واستخدام الهاتف مقياس الأوم لقياس المقاومة عبر مكبرات الصوت (الأسود والأخضر في الشكل 2E). عندما تكون متصلا كلا المتكلمين، فإن ذلك لن يكون نصف المقاومة عبر متحدث واحد منذ ترتبط المتحدثين في نفس الوقت.

5. مذكرة حول تكلفة المواد

NT "> مع اثنين من الاستثناءات البارزة، وجميع البنود المدرجة في جدول المواد غير مكلفة نسبيا (أقل من بضع مئات من الدولارات الأمريكية)، والمكونات الأكثر كلفة هي العاكس والانسجام المدرجة في الجدول، والتي كل التكاليف 2000 دولار امريكى أو أكثر. ونلاحظ أن إصدارات أقل تكلفة من كل من البنود قد تكون متاحة من شركات مختلفة من تلك المذكورة (على الرغم من أننا لم تختبر منهم) وربما تسمح للباحثين لتنفيذ هذا البروتوكول بتكلفة أقل.

Representative Results

ويبين الشكل 6 تجربة أجريت على لممثل فينش Bengalese الكبار. هنا، تم استخدام نظام سماعات لزيادة الملعب من ردود الفعل من جانب واحد نصف نعمة السمع (واحد اوكتاف الثانية عشرة، وهو ما يمثل نسبة التغير في وتيرة حوالي 6 المطلق) لمدة 16 يوما. أدى هذا التلاعب في التخفيض التدريجي للملعب من جميع المقاطع أغنية (خطوطا ملونة). أدى هذا التغيير في البرنامج موتور الصوتية إلى انخفاض في الخطأ السمعية التي يمر بها الطيور (خط متقطع)، مما يدل على اعتماد الطيور على التغذية المرتدة السمعية لتصحيح الأخطاء الصوتية واضح. عندما تمت إزالة تحول الملعب بعد يوم 16، في الملعب للأغنية عاد في نهاية المطاف إلى خط الأساس.

البيانات التي تظهر في الشكل 6 هي نموذجية من حيث أنها تعكس التكيف غير مكتملة. هنا، على الرغم من تحول الملعب من ردود الفعل السمعية بنسبة 1.0 نصف نغمة، تغيير الملعب من الطيور أغنيته بنحو فقط 0.4 SEMitones. عبر الأنواع والنظم، والتكيف غير كاملة هو القاعدة عند استخدام ردود الفعل الظاهري لالتشويش على طريقة واحدة الحسية 5،15، وفي النموذج الحالي يعكس على الأرجح الاعتماد الجزئي على إشارات (مثل التحفيز) nonauditory والطيور المغردة تقييم أدائها الصوتية المستمرة.

الشكل 1
الشكل 1. سماعات الجمعية الإطار. جمعية. العارضة. إرفاق مسامير، والعارضة، والمكسرات عرافة، والإبر المحاقن (أحمر) باستخدام الايبوكسي لاصقة (الأزرق) كما هو موضح. تغطية رأس المسمار كل مع الزيوت المعدنية (الأخضر) لمنع الايبوكسي من الترابط إلى مسامير. ب ياربود الجمعية. إرفاق آخر، اسطوانة، وسادة رغوة (البرتقال) مع الايبوكسي. ج. الإطار المناسب سماعات. قبل الجراحة، stereotax الموضوع earbars (أسود) من خلال سماعات الأذن. إرفاق العارضة لالجمجمة باستخدام الايبوكسي أو الاكريليك الأسنان (الأزرق)، ثم نعلق على سماعات الأذن العارضة باستخدام مقاطع التمساح للضغط برفق فوم ضد رئيس الطيور. د. يسار، عرض الجانب توضح المواقع من العارضة وسماعات الأذن على رأسه الطير. الحق، تمت إزالة عرض الجانب للجمعية عرافة الجوز تعلق على الجمجمة بعد الإطار سماعات بواسطة فصل البراغي. شريط يخص النطاق في جميع لوحات لب.

الشكل 2
الشكل 2. الجمعية الالكترونيات. أ. تقديم محول عن طريق إدراج غيض الماصة إلى قطعة خردة من اسطوانة ألياف الكربون وقطع طرف الماصة لطول. ب. باستخدام الايبوكسي، الغراء المتكلم واحد وهيئة التصنيع العسكري سماعات معا عن طريق فصل قطعة من الشريط. ج. محول الغراء على المتكلم (كما هو موضح) والمتكلم / هيئة التصنيع العسكري الهواتف المكون. د. لحام أسلاك مكبرات الصوت من سماعات وميكروفون لقطاع موصل ق ocket والغراء مأخذ التوصيل إلى الجزء العلوي من الإطار سماعات الرأس. بيضاء نقطة، علامة على محاذاة الشريط مأخذ موصل. ه. مخطط الأسلاك تظهر الصلات بين المتكلمين، هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس، ومأخذ.

الشكل 3
الشكل 3. يؤدي الجمعية. أ. افتعال الرصاص مرنة عن طريق لحام أطوال الطول 4 15 من السلك إلى دبابيس على جانب واحد من الرأس موصل وأسلاك قطاع جديلة معا. لحام الطرف الآخر من الأسلاك يؤدي إلى محول العاكس الاتصال. بيضاء نقطة، علامة المحاذاة على رأس قطاع الموصل. ب. الرصاص الاندماج في مقبس سماعات الرأس على قطاع موصل لتنفيذ تغيير ردود الفعل السمعية إلى مكبر الصوت سماعات، والسلطة، هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس، وتسجيل إشارات من هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس. محاذاة النقاط على رأس قاطع الموصل والمقبس لضمان الاتصال الصحيح.

ogether.within صفحة = "دائما"> الشكل 4
الشكل 4. ملخص الدائرة. الاتصال مخطط انسيابي نظام تلخيص. سجل القنوات الثلاث البيانات (1) إشارة unshifted من الميكروفون القفص، (2) نسخة من إشارة الملعب تحول إرسالها إلى مكبرات الصوت سماعات الرأس، و (3) الموجي الصوت التي سجلتها هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس. Preamp المضخم الميكروفون؛ LPF، المنخفضة تمرير التصفية.

الشكل 5
الشكل 5. اختبار النظام. والطيفية. الصوت المسجل على شريط قنوات البيانات الثلاثة. كل قناة وتظهر بيانات المقاطع أغنية الثلاثة. اللون يمثل السلطة في كل مرة والتردد الصوتي. ب. وأشارت طيف الطاقة في ذلك الوقت خطوط حمراء عمودية في. لاحظ أن القمم في الطيف هيئة التصنيع العسكري سماعات الرأس (الخضراء) تطابق قمم في اله تحول الملعب (الحمراء) بدلا من إشارة (أسود) unshifted، مشيرا إلى أن ويهيمن الصوت التوصل الأذن الطائر من ردود الفعل تحول.

الشكل 6
الشكل 6. باستخدام نظام سماعات لدفع التعلم الصوتية. صوتي تصحيح الخطأ في فينش Bengalese الكبار. خطوط ملونة تظهر تغيرات في الملعب من سبعة المقاطع أغنية مختلفة خلال الفترة من 16 أيام (مربع رمادي) الذي كان يستخدم في نظام سماعات لتحويل الملعب من ردود الفعل السمعية صعودا بمقدار نصف نعمة. خط أسود خالص، يعني تغيير الملعب في جميع المقاطع أغنية. يظهر خط أسود متقطع الخطأ يعني الملعب التي يعاني منها هذا الموضوع خلال حقبة التحول. نلاحظ أن التغيير في الملعب أغنية يعمل على تقليل الخطأ الملعب من ذوي الخبرة. بعد تعيين تحول الملعب الى نقطة الصفر في 17 يوما الملعب نهج خط الأساس. على يوم 24 أزيلت سماعات الرأس، واستبدال ثم في يوم 46، الذي الملعب الوقت قد تعافى مرة أخرى إلى قيمة خط الأساس.

Discussion

بروتوكول المعروضة هنا يسمح للمجرب لمعالجة ردود الفعل السمعية في الطيور الغناء. بناء خفيفة الوزن يسمح لمثل هذه التلاعبات أن يستمر على مدى فترات طويلة، والطيور تغني وسوف بغزارة في حين يرتدي سماعات الرأس لمدة شهر أو أكثر. ورغم أن بعض الطيور المغردة والغناء لطالما ارتداء سماعات 10 أسابيع، في بعض الحالات كمية الغناء يبدأ في الانخفاض بعد أسابيع 5 ~ الاستخدام. لهذا السبب، فإننا عادة ما تحد من التجارب إلى 4 أسابيع. في تجربتنا، يمكن توقع كل الطائر المغرد سماعات مزودة للغناء أغنية 100 + نوبات في اليوم (وأحيانا أكثر من ذلك بكثير). لذلك، إذا استخدمت بشكل صحيح، ونظام سماعات يقدم نجاح 100٪ تقريبا معدل (إذا تم تعريف النجاح من خلال الحصول على البيانات من الطيور الغناء). وعلاوة على ذلك، يمكن بعد الانتهاء من تجربة واحدة التعلم يمكن إزالة سماعات الرأس وتثبيتها لاحقا لجمع المزيد من البيانات. شريطة أن يكون الحيوان في حالة جيدة هو reatta الصحة العامة يمكن chment تجري في أي وقت.

واحد العوامل الهامة للنجاح والتقليل من الوزن وتحسين الراحة من سماعات الرأس. خلال البناء، ينبغي الحرص على تقليل كمية الايبوكسي أو الاكريليك الأسنان تستخدم لاصقة الزائد سيزيد من الوزن الإجمالي للجهاز والحد من احتمال استعداد الطيور للغناء. بالإضافة إلى ذلك، بعد عدة أيام من ربط سماعات الرأس، ينبغي إزالة الجهاز لفترة وجيزة للتحقق من أن لم يصبح الجلد حول قنوات الأذن سماعات الأذن غضب من قبل، والتي يمكن أن تحدث إذا كان سماعات الأذن ضيقة جدا. يجب أن تظهر قنوات الأذن تماما كما فعلوا في وقت الحجز سماعات (مفتوحة ودون أي علامات الاحمرار أو التورم). إذا تهيج يحدث، يمكن تخفيف الضغط عن طريق الحد من سمك منصات الرغوة. أن تحرص على ضمان أن تصلب رغوة من الايبوكسي المجففة لا ملامسة الجلد الطيور، حيث سيؤدي ذلك إلى أيضا أن يسبب تهيج.

ر "> ومن المهم أن نلاحظ أنه بالإضافة إلى تحول الملعب الذي اختاره مجرب، يتم تأخير أيضا الظاهري التقييم السمعي (من قبل ميللي ثانية 10 ~، مما يعكس الكمون تجهيز الانسجام)، والتي تم تطبيقها في أكبر سعة من والطيور الطبيعية التقييم السمعي (من أجل يطغى على صوت أغنية الطائر الطبيعية "تسريب" في سماعات الرأس)، ولهذا السبب، ينبغي التجارب تبدأ فترة خط الأساس لعدة أيام فيها الطيور تغني مع سماعات على ولكن مع الصفر تحول الملعب 14، مما يتيح للتأثير تحول الملعب إلى أن تكون معزولة عن التغيرات الصوتية الناتجة عن عوامل أخرى تتعلق نموذج سماعات الرأس. في الممارسة العملية، نادرا ما يلاحظ التغيرات في الملعب أغنية أو السعة عندما تبدأ الطيور أول من يغني مع سماعات في غياب لتحول الملعب. وعلاوة على ذلك، لقد أظهرنا أن التعرض الموسعة لردود الفعل unshifted تسليمها عبر سماعات الرأس لا تسبب تغييرا في الملعب أغنية 14.

المحتوى "> وقد استخدمنا هذا التصميم من قبل تثبت أن الطيور المغردة في البالغين، على حد سواء صعودا أو هبوطا التحولات في الملعب من ردود الفعل السمعية توليد التغييرات على التكيف في الملعب صخبا (أي عكس التغييرات في إشارة إلى تحول ردود الفعل) 14. بما في ذلك أعلى و تحولات الهبوط في أي تجربة استخدام هذا النموذج مهم جدا لأنه هذا التصميم يمكن إثبات أن التغيرات في الملعب أغنية استجابة للتغيرات في الملعب من ردود الفعل السمعي (وليس ردا على القطع الأثرية تأخير أو السعة التي أدخلتها سماعات). بالإضافة إلى ذلك، القوة الرئيسية من هذا النموذج هو أنه يمكن استخدامه لإدخال التلاعب السمعية التعسفي. النظام يمكن أن تولد الانسجام طائفة واسعة من الاضطرابات عبر الإنترنت، على سبيل المثال عن طريق تغيير الظرف أو السعة الطيفية للإشارة الصوتية. توسيع نطاق التلاعب خارج الملعب يمكن أن تستخدم لذلك تحولات لدراسة مجموعة متنوعة من الظواهر الصوتية التعلم. بالإضافة إلى ذلك، هيئة التعليم العاليويمكن استخدام dphones لتقديم الضوضاء البيضاء أو غيرها من الإشارات تعزيز المشروط لدفع التعلم في المقاطع الفردية 16. وأخيرا، يمكن من حيث المبدأ أن تستخدم هذا النموذج في أي نظام الحيوانات الصغيرة التي تعتمد على التغذية المرتدة السمعية خلال السلوك الصوتية.

نلاحظ أن أسلوبنا، الذي يحاكي التلاعب ردود الفعل السمعية تستخدم لدراسة اللغة البشرية 4-7، يسمح ليتم التحقيق اللدونة الصوتية في نموذج حيواني الوصول إليها من الناحية الفسيولوجية. يمكن الجمع بين الدراسات السلوكية لتصحيح الخطأ الصوتية مع آفات الدماغ، والتلاعب الدوائية، أو التسجيلات العصبية أن تستخدم للكشف عن كيفية الدوائر العصبية خاصة تساهم في تصحيح الأخطاء في الأداء الصوتي.

Disclosures

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل من قبل NINDS 5P30NS069250. نشكر ديالا شهيب، جيفري سيمبسون، روزنباوم تايلور، وكريستوفر هوفر للحصول على المساعدة الفنية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Hex nuts Amazon supply B000FMW43Y
0-80 Screws, 1/8" Amazon supply B000FN0JXK
0.05" Hex wrench Amazon supply B003GDISE8
Headphones speakers Digikey 423-1113-ND
Headphones microphone Digikey 423-1062-ND
Harmonizer Sweetwater Sound H7600
(Eventide H7600)
Carbon fiber strip, 1 x 3 mm Hobby Lobby International GXS1030
Carbon fiber cylinder, 6 mm (OD) x 4 mm (ID) Hobby Lobby International GXT6040
Wire Cooner Wire Cable NUF36-2550
Connector strip header Digikey ED83100-ND
Connector strip socket Digikey ED85100-ND
Foam earplugs AO SAFETY 92050
1/8" hole punch Paperwishes 7260197000
1/4" hole punch Paperwishes 7260198000
Pipet tips VWR 89003-056
Dental acrylic Maxcem 33873
5-minute epoxy Devcon 14210
Cage microphone Countryman B3P4FF05B
Microphone preamp M-audio DMP3
Speaker amplifier (Crown D-45) Sweetwater sound D-45
Low-pass filter Krohn-hite FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1
Commutator Dragonfly SL-88-10
Alligator clip holder GC Electronics 12-051
Mineral oil Sigma M3516
Dremel tool Dremel 8200

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shadmehr, R., Smith, M. A., Krakauer, J. W. Error correction, sensory prediction, and adaptation in motor control. Annu. Rev. Neurosci. 33, 89-108 (2010).
  2. Krakauer, J. W., Pine, Z. M., Ghilardi, M. F., Ghez, C. Learning of visuomotor transformations for vectorial planning of reaching trajectories. J. Neurosci. 20, 8916-8924 (2000).
  3. Krakauer, J. W., Ghilardi, M. F., Ghez, C. Independent learning of internal models for kinematic and dynamic control of reaching. Nature Neuroscience. 2, 1026-1031 (1999).
  4. Chen, S. H., Liu, H., Xu, Y., Larson, C. R. Voice F0 responses to pitch-shifted voice feedback during English speech. J. Acoust. Soc. Am. 121, 1157-1163 (2007).
  5. Houde, J. F., Jordan, M. I. Sensorimotor adaptation in speech production. Science. 279, 1213-1216 (1998).
  6. Jones, J. A., Munhall, K. G. Perceptual calibration of F0 production: evidence from feedback perturbation. J. Acoust. Soc. Am. 108, 1246-1251 (2000).
  7. Liu, H., Larson, C. R. Effects of perturbation magnitude and voice F0 level on the pitch-shift reflex. J. Acoust. Soc. Am. 122, 3671-3677 (2007).
  8. Doupe, A. J., Kuhl, P. K. Birdsong and human speech: common themes and mechanisms. Annu. Rev. Neurosci. 22, 567-631 (1999).
  9. Mooney, R. Neural mechanisms for learned birdsong. Learn Mem. 16, 655-669 (2009).
  10. Brainard, M. S., Doupe, A. J. Interruption of a basal ganglia-forebrain circuit prevents plasticity of learned vocalizations. Nature. 404, 762-766 (2000).
  11. Chi, Z., Margoliash, D. Temporal Precision and Temporal Drift in Brain and Behavior of Zebra Finch Song. Neuron. 32, 899-910 (2001).
  12. Sober, S. J., Wohlgemuth, M. J., Brainard, M. S. Central contributions to acoustic variation in birdsong. J. Neurosci. 28, 10370-10379 (2008).
  13. Kao, M. H., Doupe, A. J., Brainard, M. S. Contributions of an avian basal ganglia-forebrain circuit to real-time modulation of song. Nature. 433, 638-643 (2005).
  14. Sober, S. J., Brainard, M. S. Adult birdsong is actively maintained by error correction. Nat. Neurosci. 12, 927-931 (2009).
  15. Choe, C. S., Welch, R. B. Variables affecting the intermanual transfer and decay of prism adaptation. J. Exp. Psychol. 102, 1076-1084 (1974).
  16. Tumer, E. C., Brainard, M. S. Performance variability enables adaptive plasticity of 'crystallized' adult birdsong. Nature. 450, 1240-1244 (2007).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics