, מערכת אוזניות קלה משקל מבוססת על מניפולצית משוב שמיעתי בציפורי שיר

Neuroscience
 

Summary

אנו מתארים את התכנון וההרכבה של אוזניות מתאימות להחלפת המשוב השמיעתי הטבעי של ציפור שיר עם אות אקוסטי מניפולציות מיניאטורי. חומרת עיבוד צליל מקוונת משמשת כדי לתפעל תפוקת שיר, להציג את טעויות בזמן אמת במשוב שמיעתי דרך האוזניות, ולנהוג למידה מוטורית ווקאלי.

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

מניפולציה של משוב תחושתי במהלך התנהגות מורכבת ספקה תובנה רבות ערך החישובים שבבסיס שליטה מוטורית ופלסטיות הסנסורית 1. תוצאה עקבית חושית הפרעות בשינויים מפצים בתפוקת מנוע, המשקפים שינויים בשליטה מוטורית feedforward המפחיתים את שגיאת המשוב המנוסית. על ידי כימותים כמה טעויות משוב תחושתיות שונות משפיעות על התנהגות אנושית, מחקרים קודמים בחנו כיצד אותות חזותיים משמשים כדי לכייל מחדש תנועות זרוע 2,3 ומשוב שמיעתי המשמש להפקת דיבור לשנות 4-7. כוחה של גישה זו נשען על היכולת לחקות שגיאות נטורליסטי בהתנהגות, המאפשר הניסוי כדי לבחון כיצד שגיאות מנוסות בייצור משמשות כדי לכייל מחדש תפוקת מנוע.

ציפורי שיר מספקים מודל חיה מצוינת לחוקרים את הבסיס העצבי של שליטה וגמישות 8,9 הסנסורית 9-12 . עם זאת, חוסר הפרדיגמה הנטורליסטית תיקון שגיאות - שבו פרמטר אקוסטית ידוע מופרע על ידי הנסיין ולאחר מכן תוקן על ידי ציפור השיר - עשה את זה קשה להבין את החישובים שבבסיס למידה קולנית או כמה אלמנטים שונים של המעגלים העצביים לתרום לתיקון טעויות קול 13.

הטכניקה המתוארת כאן נותנת שליטה המדויקת על שגיאות הנסיינית משוב שמיעתי בציפור מזמרות, המאפשרת את ההקדמה של טעויות חושיות שרירותיות שניתן להשתמש בי לנהוג למידה קולנית. ציוד צליל מקוון לעיבוד משמש להציג הפרעה ידועההאקוסטיקה של שיר, ומנגנון אוזניות מיניאטורי משמשת כדי להחליף משוב השמיעתי הטבעי של ציפור שיר עם האות המוטרד בזמן אמת. יש לנו להשתמש הפרדיגמה הזו כדי לטרוד את התדר הבסיסי (מגרש) של משוב שמיעתי בציפור שיר למבוגרים, ומספק את ההפגנה הראשונה שציפור בוגרות לשמור על ביצועים קוליים באמצעות תיקון שגיאות 14. הפרוטוקול הנוכחי ניתן להשתמש כדי ליישם במגוון רחב של הפרעות משוב תחושתיות (כולל אך לא מוגבל למשמרות מגרש) לחקור את הבסיס חישובית ונוירופיזיולוגיים של למידה ווקאלי.

Protocol

הטמעת מערכת אוזניות מורכבות מארבעה שלבים עיקריים. סעיף 1 להלן פרטי ההרכבה של מסגרת האוזניות, אשר בתי האלקטרוניקה (רמקולים ומיקרופון מיניאטורי). סעיף 2 מתאר כיצד המסגרת מצורפת לציפור. הסעיף 3 מתאר את ההרכבה של מוצרי האלקטרוניקה. סעיף 4 מסביר כיצד האלקטרוניקה מחוברת לקול עיבוד ואיסוף נתוני חומרה ופרטי הליך לבדיקה כי המערכת פועלת בצורה תקינה.

1. לפברק האוזניות Frame

  1. חותך רכיבי סיבי פחמן למשקוף ואוזניות. השתמש בגלגל החיתוך בכלי Dremel כדי להכין את החלקים הבאים:
    המוט 1 (3 סנטימטר של רצועת 1 x 3 מ"מ סיבי פחם)
    2 תמוכות אנכיות (1.5 סנטימטרים של רצועת 1 x 3 מ"מ סיבי פחם)
    2 אוזניות (4 מ"מ של 4 מ"מ מזהה / גליל 6 מ"מ OD סיבי פחם)
  2. להרכיב משקוף. לקדוח שני חורים קטנים זה מזה 4.5 מ"מ במרכז המוט ( באיור 1 א). הפעל את המוט על כך את אגוזי hex לשכב על גבי. כדי למנוע הדבקת אפוקסי מהקצה את הברגים לאגוזי hex לשים טיפה של שמן מינרלים (המוצג באיור 1 א בירוק) בקצו של כל בורג. הנח את שני פלחי מחט על גבי אגוזי hex. אגוזי אפוקסי hex זה לזה ובין מגזרי המחט, המכסים את שתיהן (האיור 1 א, למטה). לאחר אפוקסי רפא באופן מלא (24 שעות), את שני הברגים. יחידת המוט צריכה להפריד לארבעה רכיבים: שני ברגים, אורך 3 סנטימטר בסיבי פחמן וחתיכה אחת בהיקף של 2 אגוזי hex ו 2 קטעי מחט דבוקה יחד עם אפוקסי. הרכב יחידת משקוף. </ Li>
  3. לפברק טבעות קצף. השתמש 1/4 ב( 6.35 מ"מ) מחורר לחתוך צילינדר קצף מearplug קצף. השתמש במספריים כדי לחתוך בניצב לציר הארוך של צילינדר קצף מניב 2 מ"מ (אורך) על ידי 6.35 מ"מ (קוטר) צילינדר. ואז להשתמש 1/8 ב( 3.175 מ"מ) מחורר לחתוך את המרכז של גליל הקצף 2 מ"מ, ויצר טבעת קצף (שמוצג בכתום באיור 1b).
  4. להרכיב אוזניות. השתמש אפוקסי לתמוכות אנכיות דבק (1.5 סנטימטר אורך רצועה של סיבי פחם) ל4 מ"מ האורך של גליל סיבי פחם כפי שמוצג באיור 1b, תחתונה. כאשר אפוקסי הקשיח, שימוש בכמות קטנה של דבק אפוקסי לטבעת הקצף לסוף הצילינדר (האיור 1b, למטה). טבעת הקצף תנוח נגד הראש של ציפור.

2. צרף אוזניות מסגרת לציפור

  1. הכן stereotax. לפני הניתוח, הכנס earbars stereotax דרך אוזניות עם כריות הקצף פונים פנימה (האיור 1 ג
  2. צרף משקוף. הרדם את ציפור באמצעות isoflurane ו / או קטמין תוספת midazolam. ציפור המורדמת עיניים צריכה להיות סגורות ושלא להגיב לקמצוץ בוהן. הנח ציפור בstereotax ועושה חתך בקרקפת 5-10 מ"מ. החתך צריך להיות לאורך קו האמצע ולהאריך קדמי מ2 מ"מ נקודה קדמי של הקובץ המצורף של שרירי הצוואר בחלק האחורי של הגולגולת. שפשף את הגולגולת החשופה עם אתנול 70% לייבש את משטח העצם. השתמש בעל קליפ תנין למקום מוט כזה ששאר אפוקסי המכוסה hex האגוזים בחלק העליון של הגולגולת (האיור 1 ג, ד). הרם את המוט מעט ולהדביק את אגוזי hex (עם אפוקסי או אקרילי שיניים) לגולגולת, נזהר שהדבק נוגע רק אגוזי hex ולא למשקוף עצמו. זה יאפשר לך להסיר את האוזניות (על ידי הסרת הברגים), ומשאיר רק את אגוזי hex המחובר באופן קבוע לראש (1D איור).
  3. צרף אוזניות. שקופית אוזניות אלוןברים גרם אוזן עד שאר רפידות קצף נגד ראש ציפור (האיור 1 ג, למעלה). השתמש קליפים תנין על סורגי האוזן ללחוץ רפידות קצף יציב כנגד ראש ציפור (האיור 1 ג, תחתון), זה חשוב כדי לקבל חותמת האקוסטית טובה. סובב אוזניות כך שההודעות האנכיות לגעת בחזרה של המוט, ומשאירים מקום לשקע מחבר הרצועה (איור 2) מול בהודעה. הודעות דבק למשקוף באמצעות אפוקסי או אקרילי.
  4. שחזור. לאפשר 24 שעות לאפוקסי / אקריליק לרפא באופן מלא וציפור להתאושש. לאחר התאוששות, לבחון מסגרות להכנת תחבושות קצף בטוחות ליצור אטימה הדוקה סביב תעלות אוזן. אם החותם הוא רופף, רפידות קצף ניתן להסיר ולהחליפו גדולים יותר כדי לשפר את חותם אקוסטי. סור בעדינות באמצעות ברגים ב0.05 (1.27 מ"מ) ברגי משושה ולהסיר את מסגרת אוזניות הורכבה מציפור.

3. הרכב אלקטרוניקה

  1. לפברק מתאמי רמקולים. הפוך מתאמי רמקוליםעל ידי החדרת קצה pipet (5.2 סנטימטרי קצה ארוך בקוטר נמוגה מ5 מ"מ למ"מ 1) לתוך חתיכת גרוטאות של גליל סיבי פחמן (להשתמש באותו 4 מ"מ מזהים / 6 מניות cyinder OD מ"מ כמו לאוזניות, אורך של גרוטאות הגליל הוא לא חשוב), ואז לחתוך מ"מ pipet טיפ 1 מעבר לקצה של הגליל (איור 2 א). הסר מגליל וחותך כך שהאורך הכולל של המתאם הוא 3 מ"מ.
  2. חבר רמקולים. 5 אורכי הלחמה של 36 סנטימטר ga המבודד. חוט למסופים החיוביים ושליליים של שני הרמקולים (חוטים ירוקים ושחורים, בהתאמה, באיור 2d, ה). השתמש מד התנגדות כדי לוודא שלא מסוף הוא במגע חשמלי עם מעטפת המתכת של הרמקול.
  3. להרכיב רמקול / מרכיב מיקרופון. אפוקסי רצועה של סרט (כל קלטת חשמלית בידוד תעבוד) בצד אחד של רמקול אחד ואפוקסי מיקרופון אוזניות על גבי הקלטת (האיור 2b). הלחם את חוט הקרקע מהמיקרופון כדי לא השליליerminal ברמקול (חיבור שמוצג בשחור ב2e איור).
  4. אפוקסי גם הרמקול ורכיב הרמקול / מיקרופון לקצה הרחב של כל מתאם (איור 2 ג, מימין). שניהם הרמקול ומיקרופון היציאה יהיה (סתם) להתאים בתוך pipet. הקפד שאפוקסי לא מכסה או יציאה.
  5. הכנס בעדינות מתאמים לאוזניות (איור 2, מימין). דבק כל מתאם לearbud עם טיפה קטנה של אפוקסי.
  6. לפברק רצועת מחבר. לחתוך קטע של שקע רצועת מחבר מורכב מארבעה מסופים ולמקם את התייחסות סימן (נקודה לבנה באיור 2 ד) בפינה אחת של השקע. מקם את רצועת המחבר ליד אחד מההודעות האנכיות. להלחים את כבלי רמקולים ומיקרופון לפינים בתצורה שמוצגת באיור 2e. השתמש מד התנגדות לבדיקת מעגלים קצרים על מחבר רצועה ולתקן במידת צורך. אפוקסי רצועת המחבר לאוזניות וrame. עטוף רצועות של סרט חשמל או ויסקי סביב חוטי חשמל חשוף כדי להגן על חוטים ולהוסיף שכבה דקה של אפוקסי על קלטת מסתיים למנוע פרימה. המשקל הסופי של האוזניות (כולל מסגרת ואלקטרוניקה) צריך להיות 1.3-1.5 גרם.
  7. בנה עופרת גמישה בארבעת אורכי 15 סנטימטר הלחמה של 36 ga המבודד. חוט לקטע של כותרת רצועת מחבר מורכב מארבעה מסופים (איור 3 א). הנח התייחסות סימן (נקודה לבנה באיור 3) בפינה אחת של הכותרת כדי להבטיח שהעופרת מחוברת לשקע בכיוון הנכון. חוטי ברייד ולהוביל סיום על ידי חוטי הלחמה למתאם המתחבר למחלף (איור 3 ב).

4. חבר אוזניות אלקטרוניקה לצריכת חשמל וציוד עיבוד אותות

  1. לאסוף, לסנן, שינוי גובה צליל, ולהגביר את קלט אקוסטי. לתלות מיקרופון כיווני ("מיקרופון קייג'," איור 4) ישירותבוב הכלוב של ציפור. Preamplify ונמוך לעבור סינון האות הזה (חיתוך בשעת 10 קילוהרץ לשיר פנק) וקלטה לHarmonizer (או חומרה בזמן אמת אחרת קול עיבוד). להשתמש במודול מחלף המגרש בHarmonizer להפיק אות אקוסטי השתנה. להגביר את האות ומסלולו (דרך המחלף והעופרת גמישה) לערוץ החיובי על אוזניות רמקולים (ירוק ב2e איור).
  2. אספקת חשמל לכל מיקרופון טלפונים. צרף סוללת 9V לקיר של תיבת התהודה של ציפור. חבור את המסוף החיובי של הסוללה לV + הערוץ (אדום באיור 2e) דרך המחלף והעופרת גמישה, חיבור הקוטב השלילי של הסוללה לקרקע משותפת בציוד לעיבוד אותות. חבר מכנה משותף זה לרמקול ומיקרופון קרקע טלפונים (שחור ב2e איור).
  3. לכייל רווח משוב. חיבור אוזניות מוגמרות לאגוזי hex על ראשה של ציפור באמצעות 0-80 ברגים. כאשר ציפור מתחילה לשיר, record שלושה ערוצים של נתונים (כלוב מיקרופון / אות unshifted, העבירו אות, ומיקרופון טלפונים) כפי שמוצגים באיור 4. בחן את הצליל המוקלט ממיקרופון הטלפונים. ערוץ זה להקליט סופרפוזיציה של המשוב הווירטואלי (נשמע ברמקול האוזניות) והשיר בפועל של ציפור "דולף" ישירות לתוך מסגרת האוזניות. התאם את גדרות המשרעת של מגבר רמקול (איור 4), כך שהמשוב השמיעתי הווירטואלי הוא 15-20 דציבלים חזק יותר מהאיתות הישירה / דליפה. שים לב שהגדלת המשרעת מעבר לסף זה יכול לגרום לדימום האות הווירטואלית דרך האוזניות ושמרימים את מיקרופון הכלוב, וכתוצאה מכך עיוות משוב. דוגמה למערכת גם מכוילת-(שבו נרשמה על ידי אות מיקרופון האוזניות הוא נשלט על ידי אות מגרש הסיט-במקום איתות הישירה / דליפה) מוצגת באיור 5. הנה, את האות נרשמה דרך מיקרופון האוזניות (הציור 5a , נכון) נשלט על ידי אות המגרש הסיט-(במקום ניקוד הטבעי של ציפור), כפי שמוצג בספקטרום כוח הדוגמא באיור 5b.
  4. לפקח על ביצועי מערכת. בדקו אוזניות פעמים ביום כדי להבטיח ששני רמקולים והמיקרופון מתפקדים כראוי. שים לב שאוזניות המיקרופון עוקב אחד הדוברים בלבד. כדי לבדוק את הרמקול השני, קש מיקרופון הכלוב בעוד מחזיק את הרמקול אינו נמצא בפיקוח ליד האוזן שלך - תוכל לשמוע צליל נקישה אם הדובר אינו נמצא בפיקוח עובד. בדיקה מומלצת נוספת היא לנתק את מקור החשמל ופלט אות ממיקרופון הטלפון ולהשתמש במד התנגדות למדוד את ההתנגדות על פני הרמקולים (שחור וירוק ב2e איור). כששני הרמקולים מחוברים, זה יהיה חצי מההתנגדות פני רמקול יחיד מאז רמקולים מחוברים במקביל.

5. הערה על עלות חומרים

nt "> עם שני חריגים בולטים, את כל הפריטים המופיעים בטבלה של חומרים זולים יחסית (פחות מכמה מאה דולרים בארה"ב). הרכיבים היקרים ביותר הם המחלף וHarmonizer המפורט בטבלה, שכל אחד מהם 2,000 דולרי עלות בארה"ב או יותר. נציין כי גרסות זולות יותר של שני הפריטים עשויות להיות זמינות מיצרנים שונים מאלה המפורטות (למרות שלא בדקו אותם) ועשויים לאפשר לחוקרים ליישם פרוטוקול זה בעלות נמוכה יותר.

Representative Results

איור 6 מציג ניסוי נציג בוצע על פנק Bengalese מבוגר. כאן, מערכת האוזניות הייתה בשימוש כדי להגדיל את גובה הצליל של משוב שמיעתי בחצי טון אחד (12 אוקטבה אחת, המייצגת כ 6% שינוי בתדירות מוחלטת) במשך 16 ימים. מניפולציה זו ביאה לירידה הדרגתית של גובה הצליל של כל שיר ההברות (קווים צבעוניים). שינוי זה בתכנית המנוע הקולנית הביא לירידה בשמיעת השגיאה שחוותה ציפור (קו מקווקו), מדגימה את התלות של ציפור על משוב שמיעתי כדי לתקן שגיאות קול לכאורה. כאשר משמרת המגרש הוסרה לאחר היום 16, גובה הצליל של שיר סופו של דבר חזר לנקודת התחלה.

הנתונים המוצגים באיור 6 אופייניים בכך שהם משקפים התאמה מלאה. הנה, למרות שעל המגרש של משוב שמיעתי הועבר על ידי 1.0 חצי טון, ציפור שינתה את גובה הצליל של השיר שלו רק ב 0.4 SEMitones. בין מינים השונים ומערכות, הסתגלות שלמה היא הנורמה כאשר משוב וירטואלי משמש למטריד את איבר חישה אחת 5,15, ובפרדיגמה הנוכחית צפוי משקפת הישענות חלקית על אותות nonauditory (למשל פרופריוצפטיבי) כציפור שיר להעריך את הביצועים הקוליים המתמשכים שלהם.

איור 1
איור 1. אוזניות הרכבת מסגרת. הרכבה. משקוף. צרף ברגים, למשקוף, אגוזים הקסדצימלי, ומחטי מזרק (אדום) באמצעות דבק אפוקסי (כחול) כפי שמוצג. כסה את קצו של כל בורג עם שמן מינרלים (ירוק) כדי למנוע מאפוקסי מליטה לברגים. ב. הרכבת earbud. צרף הודעה, צילינדר, וקצף כרית (כתום) עם אפוקסי. ג. מסגרת אוזניות התאמה. לפני הניתוח, חוט stereotax earbars (שחור) דרך אוזניות. צרף מוט לגולגולת באמצעות אפוקסי או אקרילי שיניים (כחול), ואז לחבר אוזניות למשקוף באמצעות קליפים תנין בעדינות, כדי להקיש על כריות הקצף נגד ראש ציפור. ד. שמאל, צד תצוגה הממחישה את המיקום של מוט ואוזניות על הראש של ציפור. נכון, מבט מהצד של הרכבת אגוז hex המחובר לגולגולת אחרי מסגרת האוזניות הוסר על ידי ניתוק את הברגים. סרגל קנה מידה בנוגעת ב 'לכל הלוחות.

איור 2
איור 2. אלקטרוניקת הרכבה. . הפוך מתאם ידי הוספת טיפ pipet לתוך פיסת פיסת צילינדר סיבי פחם וקצה pipet חיתוך לאורך. ב. באמצעות אפוקסי, דבק רמקול אחד ומיקרופון אוזניות נפרד ביחד על ידי חתיכת הסרט. ג. דבק מתאם על רמקול (מוצג) ורמקול / טלפוני מרכיב מיקרופון. ד. חוטי הלחמה מרמקולים ומיקרופון אוזניות לרצועה של מחבר ocket ודבק השקע לחלק העליון של מסגרת האוזניות. לבן נקודה, סימן יישור על שקע רצועת מחבר. דואר. תרשים חיווט מראה קשרים בין רמקולים, מיקרופון ואוזניות שקע.

איור 3
איור 3. להוביל הרכבה. . לפברק עופרת גמישה בארבעה אורכי 15 סנטימטר של חוט הלחמה לפינים בצד אחד של רצועת כותרת מחבר וחוטים שוזרים ביחד. הלחם את הקצה השני של החוטים להוביל למתאם חיבור למחלף. לבן נקודה, סימן יישור על כותרת רצועת מחבר. ב. עופרת תקע לשקע פס מחבר באוזניות לביצוע משוב שמיעתי השתנה לרמקול אוזניות, כוח המיקרופון באוזניות, ולהקליט את האותות ממיקרופון האוזניות. יישר נקודות בכותרת ושקע רצועת מחבר כדי להבטיח קישוריות נכונה.

ogether.within עמודים = "תמיד"> איור 4
איור 4. סיכום מעגל. קישוריות מערכת תרשים זרימה מסכמת. 3 נתוני שיא הערוצים (1) את אות unshifted ממיקרופון הכלוב, (2) עותק של אות המגרש הסיט-נשלחה לרמקולי האוזניות, ו (3) גל הקול הוקלט על ידי מיקרופון האוזניות. , קדם מגבר קדם מגבר מיקרופון; LPF, מסנן נמוך לעבור.

איור 5
איור 5. בודק את המערכת. ב. Spectrograms של צליל מוקלט בשלושת ערוצי הנתונים. כל ערוץ נתונים מציג שלוש הברות שיר. צבע מייצג את הכח בכל זמן ותדר אקוסטי. ב. ספקטרום הספק בזמן שמצוין על ידי הקווים האדומים האנכיים ב. הערה כי השיאים בספקטרום מיקרופון האוזניות (ירוק) להתאים את הפסגות בדואר נע מגרש-(אדום) ולא את אות unshifted (שחור), מצביעה על כך שהצליל מגיע לאוזנו של ציפור הוא נשלט על ידי המשוב השתנה.

איור 6
איור 6. באמצעות מערכת האוזניות לנהוג למידה קולנית. תיקון שגיאות ווקאלית בBengalese פנק מבוגר. קווים צבעוניים להראות שינויים בגובה הצליל של הברות 7 שירים שונות במהלך תקופה 16-יום (קופסה אפורה) שבו המערכת הייתה בשימוש באוזניות כדי להעביר את המגרש של מעלה משוב שמיעתי בחצי טון אחד. קו שחור מוצק, כלומר שינוי גובה צליל בכל שיר ההברות. קו שחור מקווקו מציג את שגיאת המגרש אומר שחווה את הנושא במהלך תקופת המעבר. שים לב שהשינוי בגובה צליל שיר משמש על מנת להקטין את שגיאת המגרש המנוסית. לאחר שינוי גובה הצליל נקבע חזרה לאפס על בסיס היום 17 מגרש גישות. ביום 24 באוזניות הוסרו, ולאחר מכן החליף ביום 46, שבזמן המגרש התאושש בחזרה לערך הבסיסי שלו.

Discussion

הפרוטוקול הוצג כאן מאפשר הנסיינית לתמרן משוב שמיעתי בציפור מזמרות. הבנייה הקלה מאפשרת מניפולציות כאלה כדי להתקיים לאורך תקופות ארוכות, וציפור תשרנה prolifically תוך אוזניות לחודש או יותר. למרות שחלק מציפורי שיר ישירו לתקופה ארוכה, כ10 שבועות עם אוזניות, במקרים מסוימים הסכום של שירה יורד לאחר ~ 5 שבועות של שימוש. מסיבה זו, אנחנו בדרך כלל להגביל את הניסויים עד 4 שבועות. מניסיוננו, כל ציפור שיר מצויד באוזניות ניתן לצפות לשיר 100 + התקפי שיר ביום (ולפעמים הרבה יותר). לכן, אם מועסק כראוי, מערכת האוזניות מציעה% הצלחה כמעט 100 (אם הצלחה מוגדרת על ידי הרכישה של נתונים מציפור מזמרות). יתר על כן, לאחר שהשלים ניסוי לימודי אחת את האוזניות ניתן להסיר ולאחר מכן חבר מחדש לאיסוף נתונים נוספים. ובלבד שהחיים נמצאים בבריאות הכללית הטוב reatta chment יכול להתרחש בכל עת.

גורם אחד חשוב להצלחתו למזער את המשקל ואופטימיזציה של הנוחות של האוזניות. במהלך הבנייה, יש להקפיד למזער את הכמות של אפוקסי או אקרילי שיניים משמש כדבק עודף יגדיל את המשקל הכולל של המכשירים ועלולים לצמצם את נכונותה של ציפור לשיר. בנוסף, כמה ימים לאחר שמצרף את האוזניות, המנגנון יש להסיר בקצרה כדי לוודא שהעור סביב תעלות האוזניים לא להיות מגורה על ידי האוזניות, אשר יכול להתרחש אם האוזניות הן הדוקות מדי. בתעלות האוזניים אמורות להופיע בדיוק כפי שעשו בעת התקשרות אוזניות (פתוח וללא סימני אדמומיות או נפיחות). אם גירוי מתרחש, לחץ ניתן להקל על ידי הקטנת העובי של רפידות הקצף. תשמרו על עצמך, כדי להבטיח שהקצף התקשה בגלל אפוקסי מיובש אינו יוצר קשר עם העור של ציפור, כמו זה יהיה גם לגרום לגירוי.

t "> חשוב לציין כי בנוסף לשינוי גובה הצליל שנבחר על ידי הנסיין, משוב שמיעתי וירטואלי גם עכב (על ידי ~ 10 אלפיות שניים, המשקף את השהית העיבוד של Harmonizer) והוא הציג במשרעת גדולה יותר מציפור משוב שמיעתי טבעי (כדי להתגבר על הרעש של השיר הטבעי של ציפור "דולף" לאוזניות). מסיבה זו, ניסויים צריכים להתחיל בתקופת בסיס של כמה ימים שבציפור שרה עם אוזניות באבל עם אפס משמרת המגרש 14, המאפשרת את האפקט של שינוי גובה הצליל להיות מבודד משינויי קול כתוצאה מגורמים אחרים הקשורים לפרדיגמה האוזניות. בפועל, שינויים בגוון קול בשיר או משרעת הם נצפו רק לעתים רחוקות, כאשר ציפור הראשונות להתחיל לשיר עם אוזניות בהעדר של שינוי גובה צליל. יתר על כן, יש לנו הראינו כי חשיפה ממושכת למשוב unshifted מועבר באמצעות אוזניות אינה גורמת לשינוי בגובה צליל השיר 14.

תוכן "> יש לנו להשתמש העיצוב הזה בעבר על מנת להוכיח כי בציפור שיר למבוגרים, שתי המשמרות היורדות ועולות בגובה הצליל של משוב שמיעתי ליצור שינויי הסתגלות בגובה צליל קולני (שינויים מנוגדים בסימן כלומר למשמרת המשוב) 14. כולל היא כלפי מעלה ו המשמרות כלפי מטה בכל ניסוי העסקת הפרדיגמה הזו חשובה כי עיצוב כזה יכול להוכיח כי שינויי מגרש שיר בתגובה לשינויים בגובה הצליל של משוב שמיעתי (ולא בתגובה לממצאי העיכוב או משרעת הציגו את האוזניות). בנוסף, כוח מרכזי של פרדיגמה זו הוא שניתן להשתמש בו כדי להציג את המניפולציות קוליות שרירותיות. מערכת Harmonizer יכולה לייצר מגוון רחב של הפרעות באינטרנט, לדוגמה על ידי שינוי מעטפת משרעת או הספקטרלית של האות האקוסטי. הרחבת מגוון מניפולציות מעבר מגרש משמרות לכן יכולים לשמש כדי לבחון מגוון של תופעות למידת קול. בנוסף, headphones יכול לשמש כדי לספק רעש לבן או איתות חיזוק מותנית אחרת לנהוג למידה בהברות בודדות 16. לבסוף, הפרדיגמה הזאת יכולה בעיקרון להיות מועסקת בכל מערכת חיה קטנה שמסתמכת על משוב שמיעתי בהתנהגות קולנית.

יש לציין כי הטכניקה שלנו, אשר מחקה מניפולציות משוב שמיעתיים המשמשות ללמוד דיבור אנושי 4-7, מאפשרת גמישות קולית להיחקר במודל חיה פיזיולוגית נגיש. שילוב מחקרים התנהגותיים של תיקון שגיאות קולני עם פגיעה במוח, מניפולציות תרופתיות, או הקלטות עצביות יכול לשמש כדי לחשוף כיצד מעגלים עצביים מסוימים לתרום לתיקון שגיאות בביצוע ווקאלי.

Disclosures

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי NINDS 5P30NS069250. אנו מודים Diala Chehayeb, ג'פרי סימפסון, טיילור רוזנבאום, כריסטופר והובר לסיוע טכני.

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