Songbirds में श्रवण प्रतिक्रिया से छेड़छाड़ करने के लिए एक हल्के, Headphones आधारित प्रणाली

Neuroscience
 

Summary

हम डिजाइन और छोटी एक चालाकी से ध्वनिक संकेत के साथ एक songbird प्राकृतिक श्रवण प्रतिक्रिया की जगह के लिए उपयुक्त headphones के विधानसभा का वर्णन. ऑनलाइन ध्वनि प्रसंस्करण हार्डवेयर गीत में हेरफेर करने के लिए उत्पादन, headphones के माध्यम से श्रवण प्रतिक्रिया में वास्तविक समय त्रुटियों परिचय, और मुखर मोटर सीखने ड्राइव करने के लिए प्रयोग किया जाता है.

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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).

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Abstract

Protocol

Headphones प्रणाली लागू चार प्रमुख कदम के होते हैं. Headphones फ्रेम, जो इलेक्ट्रॉनिक्स (वक्ताओं और एक छोटी माइक्रोफोन) घरों की विधानसभा विवरण नीचे धारा 1. धारा 2 का वर्णन कैसे फ्रेम पक्षी से जुड़ा हुआ है. धारा 3 इलेक्ट्रॉनिक्स की विधानसभा का वर्णन करता है. धारा 4 बताते हैं कैसे इलेक्ट्रॉनिक्स ध्वनि प्रसंस्करण और डेटा संग्रह हार्डवेयर और परीक्षण है कि इस प्रणाली के सही ढंग से कार्य करने के लिए एक प्रक्रिया की जानकारी के लिए जुड़े हुए हैं.

1. हेड फोन्स फ़्रेम बनाना

  1. कार्बन फाइबर घटकों क्रॉसबार और earbuds के लिए कट. एक Dremel उपकरण पर काटने पहिया का उपयोग करने के लिए निम्नलिखित टुकड़े तैयार:
    क्रॉसबार 1 (1 x 3 मिमी कार्बन फाइबर पट्टी के 3 सेमी)
    2 ऊर्ध्वाधर struts (1 x 3 मिमी कार्बन फाइबर पट्टी के 1.5 सेमी)
    2 earbuds (4 मिमी आईडी / 6 मिमी आयुध डिपो कार्बन फाइबर सिलेंडर के 4 मिमी)
  2. क्रॉसबार इकट्ठे. क्रॉसबार के केंद्र में दो छोटे 4.5 मिमी के अलावा ड्रिल छेद ( चित्रा 1a में लाल रंग में दिखाया गया है) के साथ समतल. इतना अधिक क्रॉसबार हेक्स पागल शीर्ष पर झूठ मुड़ें. Gluing से epoxy को रोकने हेक्स पागल शिकंजा के टिप एक पेंच की नोक पर खनिज तेल (चित्रा 1a में हरे रंग में दिखाया गया है) की एक बूंद डाल दिया. हेक्स पागल के शीर्ष पर दो सुई क्षेत्रों रखें. Epoxy एक दूसरे से हेक्स नट और सुई क्षेत्रों को कवर दोनों (चित्रा 1a, नीचे). बाद epoxy पूरी तरह से ठीक हो गया है (24 घंटे), दोनों शिकंजा हटा दें. दो शिकंजा, कार्बन फाइबर की 3 सेमी लंबाई, और एक 2 हेक्स नट और 2 सुई क्षेत्रों epoxy के साथ एक साथ चिपके से मिलकर टुकड़ा: क्रॉसबार इकाई चार घटकों में अलग होना चाहिए. Reassemble क्रॉसबार इकाई. </ Li>
  3. फोम के छल्ले बनाना. (6.35 मिमी) छेद पंच में 1/4 का उपयोग करने के लिए एक फोम earplug से एक फोम सिलेंडर में कटौती. कैंची का उपयोग करने के लिए फोम सिलेंडर 6.35 मिमी (व्यास) सिलेंडर से एक 2 मिमी (लंबाई) उपज की लंबी अक्ष सीधा करने के लिए कटौती. तो एक 1/8 (3.175 मिमी) में छेद पंच का उपयोग करने के लिए 2 मिमी फोम सिलेंडर के केंद्र में कटौती, एक फोम अंगूठी (चित्रा 1b में नारंगी रंग में दिखाया गया है) के गठन.
  4. Earbuds इकट्ठे. Epoxy गोंद ऊर्ध्वाधर struts (कार्बन फाइबर पट्टी के 1.5 सेमी लंबाई) के लिए कार्बन फाइबर सिलेंडर के 4mm लंबाई के रूप में चित्रा 1b में दिखाया गया है, नीचे के लिए प्रयोग करें. जब epoxy कठोर है, epoxy के एक छोटे से गोंद राशि फोम सिलेंडर के अंत करने के लिए अंगूठी (चित्रा 1b, नीचे) का उपयोग करें. फोम अंगूठी पक्षी सिर के खिलाफ आराम करेंगे.

2. Headphones बर्ड फ्रेम संलग्न

  1. Stereotax तैयार करो. सर्जरी से पहले, फोम पैड के साथ अंदर की ओर का सामना करना पड़ रहा earbuds माध्यम से stereotax earbars (चित्रा -1 सी सम्मिलित
  2. क्रॉसबार संलग्न. Anesthetize पक्षी isoflurane और / या ketamine प्लस midazolam का उपयोग. anesthetized पक्षी बंद आँखों और पैर की अंगुली चुटकी अनुत्तरदायी होना चाहिए. Stereotax में बर्ड प्लेस और खोपड़ी में 5-10 मिमी चीरा. चीरा midline के साथ हो सकता है और एक बिंदु 2 मिमी खोपड़ी के पीछे गर्दन की मांसपेशियों की कुर्की के पूर्वकाल से पूर्वकाल का विस्तार करना चाहिए. 70% करने के लिए हड्डी की सतह सूखी इथेनॉल के साथ उजागर खोपड़ी रगड़ो. एक मगरमच्छ क्लिप धारक का उपयोग करने के लिए इस तरह के क्रॉसबार जगह है कि epoxy कवर हेक्स पागल खोपड़ी (चित्रा -1 सी, डी) के शीर्ष पर आराम करो. थोड़ा क्रॉसबार और गोंद हेक्स (epoxy या दंत ऐक्रेलिक के साथ) पागल खोपड़ी से लिफ्ट, सावधान किया जा रहा है कि चिपकने वाला छू ही हेक्स नट और क्रॉसबार ही नहीं. यह आप headphones (शिकंजा हटाने के द्वारा) को दूर करने के लिए, केवल हेक्स स्थायी रूप से सिर (चित्रा 1d) से जुड़ी पागल छोड़ने की अनुमति होगी.
  3. Earbuds संलग्न. स्लाइड earbuds alonछ कान सलाखों फोम पैड बाकी पक्षी के सिर (चित्रा -1 सी, ऊपर) के खिलाफ जब तक. कान सलाखों पर मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करने के लिए फोम पैड पक्षी के सिर (चित्रा -1 सी, नीचे) के खिलाफ मजबूती से प्रेस, यह एक अच्छा ध्वनिक सील हो रही करने के लिए महत्वपूर्ण है. Earbuds इतना है कि ऊर्ध्वाधर पदों क्रॉसबार की पीठ को छूने, पोस्ट के सामने संबंधक पट्टी गर्तिका (2 चित्रा) के लिए जगह छोड़ने घुमाएँ. गोंद epoxy या एक्रिलिक पोस्ट का उपयोग क्रॉसबार.
  4. वसूली. Epoxy / पूरी तरह से इलाज एक्रिलिक और ठीक करने के लिए पक्षी के लिए 24 घंटे की अनुमति दें. वसूली के बाद, तख्ते की जांच करने के लिए यकीन है कि फोम पैड कान नहरों के आसपास एक तंग सील फार्म. यदि सील ढीला है, फोम पैड और हटाया जा सकता है बड़े लोगों के साथ प्रतिस्थापित ध्वनिक सील में सुधार. धीरे (1.27 मिमी) हेक्सागोनल रिंच में 0.05 एक का उपयोग कर शिकंजा हटाने और पक्षी से इकट्ठे headphones फ्रेम को हटा दें.

3. इलेक्ट्रॉनिक्स इकट्ठे करने के लिए

  1. वक्ता एडेप्टर बनाना. वक्ता एडेप्टरलंबाई, कार्बन फाइबर सिलेंडर का एक टुकड़ा स्क्रैप (earbuds के लिए एक ही 4 मिमी आईडी / 6 मिमी आयुध डिपो cyinder स्टॉक का उपयोग में एक pipet टिप (एक व्यास है कि 5 मिमी से 1 मिमी से tapers के साथ एक 5.2 सेमी लंबा टिप) डालने से सिलेंडर स्क्रैप के महत्वपूर्ण) नहीं है, तो सिलेंडर (2a चित्रा) के अंत अतीत pipet टिप 1 मिमी काट दिया. सिलेंडर से निकालें और इतनी कटौती है कि अनुकूलक की कुल लंबाई 3 मिमी है.
  2. वक्ताओं कनेक्ट. मिलाप 5 अछूता गा के 36 सेमी लंबाई. दोनों वक्ताओं के सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनल (हरे और काले तार, चित्रा 2 डी, ई, क्रमशः) के तार. एक ohmmeter का उपयोग करने के लिए सत्यापित करें कि न तो टर्मिनल वक्ता धातु आवरण के साथ बिजली के संपर्क में है.
  3. / वक्ता माइक्रोफोन घटक को इकट्ठा करो. Epoxy टेप की एक स्ट्रिप एक वक्ता और epoxy टेप के शीर्ष (चित्रा 2b) पर headphones mic के एक पक्ष (विद्युत इन्सुलेट टेप काम करेंगे). मिलाप जमीन माइक्रोफोन से नकारात्मक टी के लिए तारवक्ता कनेक्शन (चित्रा 2e में काले रंग में दिखाया गया है) पर erminal.
  4. Epoxy दोनों और प्रत्येक अनुकूलक (चित्रा 2c, सही) के व्यापक अंत में घटक / वक्ता माइक्रोफोन स्पीकर. दोनों स्पीकर और माइक्रोफ़ोन बंदरगाह (बस) pipet अंदर फिट होगा. यकीन है कि epoxy या तो बंदरगाह को कवर नहीं करता.
  5. धीरे earbuds (चित्रा 2d, सही) में एडेप्टर सम्मिलित करें. अपने earbud epoxy के एक छोटे से ड्रॉप के साथ प्रत्येक अनुकूलक गोंद.
  6. संबंधक पट्टी बनाना. संबंधक पट्टी गर्तिका की एक खंड चार टर्मिनलों के मिलकर काटें और सॉकेट के एक कोने पर एक संदर्भ चिह्न (चित्रा 2d में सफेद डॉट) जगह. एक ऊर्ध्वाधर पदों के पास संबंधक पट्टी स्थिति. चित्रा 2e में दिखाया विन्यास में पिन करने के लिए स्पीकर और माइक्रोफ़ोन के तारों मिलाप. एक ohmmeter का उपयोग करने के लिए संबंधक पट्टी पर शॉर्ट सर्किट के लिए जांच और मरम्मत यदि आवश्यक हो तो. संबंधक headphones च पट्टी Epoxyटहनी. लपेटें उजागर करने के लिए तारों की रक्षा के लिए तारों के आसपास बिजली या स्कॉच टेप के स्ट्रिप्स और टेप पर epoxy की पतली परत जोड़ने के unraveling रोकने के समाप्त होता है. headphones (फ्रेम और इलेक्ट्रॉनिक्स सहित) समाप्त वजन 1.3-1.5 जी होना चाहिए.
  7. टांका लगाने की चार अछूता 36 गा के 15 सेमी लंबाई के द्वारा एक लचीला नेतृत्व बनाएँ. संबंधक पट्टी चार टर्मिनलों (चित्रा 3a) से मिलकर शीर्षक के एक खंड के लिए तार. हैडर के लिए सुनिश्चित करें कि नेतृत्व सही ओरिएंटेशन में सॉकेट में खामियों को दूर किया है के एक कोने पर एक संदर्भ चिह्न (3 चित्रा में सफेद डॉट) रखें. ब्रैड तारों और खत्म करने के लिए नेतृत्व टांका लगाने की तारों से एक एडाप्टर है कि कम्यूटेटर (3b चित्रा) में प्लग.

4. बिजली और सिग्नल प्रोसेसिंग उपकरण Headphones इलेक्ट्रॉनिक्स कनेक्ट

  1. फिल्टर, पिच बदलाव ले लीजिए, और ध्वनिक इनपुट बढ़ाना. एक omnidirectional संघनित्र माइक्रोफोन ("पिंजरे mic," चित्रा 4) एक सीधे रुकोपंछी पिंजरे Bove. Preamplify और कम पास इस संकेत (चिड़िया गीत के लिए 10 kHz पर cutoff) और यह Harmonizer (या अन्य realtime हार्डवेयर ध्वनि प्रसंस्करण) में इनपुट फिल्टर. Harmonizer पर पिच का मज़दूर मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए स्थानांतरित कर दिया ध्वनिक संकेत उत्पन्न करने के लिए. इस संकेत और वक्ता headphones (चित्रा 2e में हरा) पर सकारात्मक चैनल के लिए यह मार्ग (कम्यूटेटर और लचीला नेतृत्व के माध्यम से) बढ़ाना.
  2. फोन mic करने के लिए शक्ति प्रदान करें. एक 9V बैटरी पक्षी soundbox की दीवार के लिए संलग्न. + V चैनल (चित्रा 2e में लाल) कम्यूटेटर और लचीला नेतृत्व, सिग्नल प्रोसेसिंग उपकरणों पर एक आम जमीन बैटरी निगेटिव टर्मिनल को जोड़ने के माध्यम से बैटरी के सकारात्मक टर्मिनल कनेक्ट. वक्ता और फोन mic जमीन (चित्रा 2e में काला) के लिए यह आम भूमि से कनेक्ट करें.
  3. प्रतिक्रिया लाभ जांचना. पक्षी 0-80 शिकंजा का उपयोग कर सिर पर हेक्स पागल समाप्त headphones संलग्न. जब पक्षी गायन शुरू होता है, rECORD डेटा के तीन चैनलों (पिंजरे mic / unshifted संकेत, संकेत, और फोन mic स्थानांतरित) के रूप में 4 चित्र में दिखाया गया है. फोन mic से दर्ज की ध्वनि जांच करते हैं. इस चैनल आभासी प्रतिक्रिया के superposition रिकॉर्ड (headphones स्पीकर के माध्यम से) खेला जाएगा और पक्षी के वास्तविक गीत headphones फ्रेम में सीधे "लीक". वक्ता एम्पलीफायर के आयाम स्थापित (4 चित्रा) को समायोजित इतना है कि आभासी श्रवण राय 15-20 डीबी संकेत / प्रत्यक्ष लीक से जोर है. ध्यान दें कि इस सीमा से परे आयाम बढ़ाने headphones और पिंजरे mic द्वारा उठाया, प्रतिक्रिया विरूपण में जिसके परिणामस्वरूप के माध्यम से आभासी संकेत खून बह रहा में परिणाम कर सकते हैं. एक अच्छी तरह से calibrated प्रणाली (जो headphones mic द्वारा दर्ज संकेत प्रत्यक्ष / लीक संकेत बजाय पिच स्थानांतरित संकेत द्वारा प्रभुत्व है) का एक उदाहरण चित्रा 5 में दिखाया गया है. यहाँ, headphones माइक्रोफोन (चित्रा 5a संकेत के माध्यम से दर्ज सही) संकेत पिच स्थानांतरित (बल्कि पक्षी प्राकृतिक वोकलिज़ेशन) का प्रभुत्व है, रूप में चित्रा 5b में उदाहरण के सत्ता स्पेक्ट्रम में दिखाया गया है.
  4. प्रणाली के प्रदर्शन की निगरानी. दो बार करने के लिए सुनिश्चित करने के लिए कि दोनों वक्ताओं और माइक्रोफोन ठीक से कार्य कर रहे हैं दैनिक headphones की जाँच करें. ध्यान दें कि headphones mic केवल वक्ताओं में से एक पर नज़र रखता है. अन्य वक्ता का परीक्षण करने के लिए, पिंजरे mic नल जबकि गैर निगरानी वक्ता अपने कान के पास पकड़ - आप एक क्लिक ध्वनि सुन अगर वक्ता गैर - निगरानी में काम कर रहा है. एक और सिफारिश की जांच करने के लिए फोन mic से शक्ति के स्रोत और संकेत उत्पादन काटना और वक्ताओं (काले और चित्रा 2e में हरी) भर में विरोध को मापने के लिए एक ohmmeter का उपयोग करने के लिए है. जब दोनों वक्ताओं जुड़े हैं, तो यह एक वक्ता भर में विरोध के आधे के बाद वक्ताओं समानांतर में जुड़े हुए हैं.

5. माल की लागत पर एक नोट

NT "> दो उल्लेखनीय अपवाद के साथ सभी सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध मदों अपेक्षाकृत कम खर्चीली हैं (कम से कम कुछ एक सौ अमरीकी डॉलर) सबसे महंगा घटकों कम्यूटेटर और तालिका में सूचीबद्ध Harmonizer, हर कीमत 2,000 अमेरिकी डॉलर है जो या अधिक हम ध्यान दें कि दोनों मदों का कम खर्चीला संस्करण सूचीबद्ध लोगों की तुलना में विभिन्न निर्माताओं से उपलब्ध हो सकती है (हालांकि हम उन्हें परीक्षण नहीं किया है) और शोधकर्ताओं ने एक कम कीमत पर इस प्रोटोकॉल को लागू करने के लिए अनुमति हो सकती है.

Representative Results

चित्रा 6 प्रतिनिधि प्रयोग एक वयस्क Bengalese चिड़िया पर प्रदर्शन किया है दिखाता है. यहाँ, headphones प्रणाली के लिए एक semitone (एक सप्टक, एक लगभग 6% पूर्ण आवृत्ति में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व के 1/12) से 16 दिनों के लिए श्रवण प्रतिक्रिया की पिच को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया था. इस हेरफेर सभी गीत सिलेबल्स (रंग की लाइनों) की पिच के एक क्रमिक कमी के परिणामस्वरूप. मुखर मोटर कार्यक्रम में इस परिवर्तन श्रवण (टकराया लाइन) पक्षी, श्रवण राय पर पक्षी की निर्भरता का प्रदर्शन करने के लिए स्पष्ट मुखर त्रुटियों को सही से अनुभवी त्रुटि में एक कमी के परिणामस्वरूप. जब पिच बदलाव 16 दिन के बाद हटा दिया गया था, गीत की पिच अंततः आधारभूत लौटे.

चित्रा 6 में दिखाया डेटा ठेठ है कि वे अधूरा अनुकूलन को प्रतिबिंबित कर रहे हैं. यहाँ, हालांकि श्रवण प्रतिक्रिया के पिच 1.0 semitones से स्थानांतरित कर दिया गया था, पक्षी के बारे में केवल sem 0.4 द्वारा उनके गीत की पिच बदलitones. प्रजातियों और प्रणालियों के पार, अधूरा अनुकूलन आदर्श जब आभासी प्रतिक्रिया करने के लिए एक एकल संवेदी 5,15 साधन उपद्रव करने के लिए प्रयोग किया जाता है, और वर्तमान प्रतिमान में संभावना nonauditory संकेतों (proprioceptive उदाहरण के लिए) पर एक आंशिक निर्भरता को दर्शाता है के रूप में songbirds चल रहे उनके मुखर प्रदर्शन का मूल्यांकन.

चित्रा 1
चित्रा 1. फ्रेम विधानसभा Headphones. एक विधानसभा Crossbar. संलग्न शिकंजा, क्रॉसबार, हेक्स पागल, और सिरिंज सुई (लाल) epoxy चिपकने वाला (नीला) का उपयोग कर के रूप में दिखाया गया. खनिज तेल के साथ एक पेंच की नोक (हरा) को कवर करने के लिए संबंध से epoxy शिकंजा को रोकने के ख earbud. विधानसभा. पोस्ट संलग्न, सिलेंडर, और फोम (नारंगी) पैड epoxy के साथ. फिटिंग headphones फ्रेम. सर्जरी से पहले, earbuds के माध्यम से धागा stereotax earbars (काला). खोपड़ी epoxy या दंत ऐक्रेलिक का उपयोग करने के लिए क्रॉसबार संलग्न () नीले, तो मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करने के लिए धीरे पक्षी सिर के खिलाफ फोम पैड प्रेस क्रॉसबार earbuds देते हैं घ. वाम पक्ष क्रॉसबार और चिड़िया का सिर पर earbuds की स्थिति illustrating दृश्य. ठीक है, हेक्स अखरोट headphones फ्रेम के बाद खोपड़ी से जुड़े विधानसभा की तरफ देखने शिकंजा detaching द्वारा हटा दिया गया है. सभी पैनलों संबंधित में स्केल पट्टी.

चित्रा 2
चित्रा 2. इलेक्ट्रॉनिक्स विधानसभा. एक कार्बन फाइबर सिलेंडर और काटने pipet लंबाई टिप का एक टुकड़ा स्क्रैप में एक pipet टिप डालने से एक अनुकूलक बनाओ. Epoxy, गोंद एक वक्ता और headphones mic का प्रयोग एक साथ टेप का एक टुकड़ा अलग. वक्ता पर गोंद अनुकूलक () दिखाया और स्पीकर फोन / mic घटक घ. एक संबंधक पट्टी वक्ताओं और headphones mic से मिलाप तारोंocket और गोंद headphones फ्रेम के शीर्ष गर्तिका. व्हाइट डॉट, संबंधक पट्टी गर्तिका पर संरेखण निशान. वक्ताओं, headphones, mic और सॉकेट के बीच तारों आरेख कनेक्शन दिखा.

चित्रा 3
चित्रा 3. विधानसभा लीड. एक टांका लगाने की चार एक संबंधक पट्टी हैडर और चोटी एक साथ तारों के एक पक्ष पर पिन के लिए तार के 15 सेमी लंबाई द्वारा एक लचीला नेतृत्व बनाना. तारों के नेतृत्व मिलाप अन्य एक कम्यूटेटर को जोड़ने के एडाप्टर के लिए अंत. व्हाइट डॉट, संबंधक पट्टी के शीर्ष पर संरेखण निशान. संबंधक headphones पर पट्टी गर्तिका headphones वक्ता, headphones mic बिजली, बदल श्रवण राय ले और headphones mic से संकेत रिकॉर्ड में प्लग का नेतृत्व. संबंधक पट्टी हैडर और सॉकेट पर डॉट्स संरेखित सही कनेक्टिविटी सुनिश्चित करने के लिए.


चित्रा 4. सर्किट सारांश. फ़्लोचार्ट सारांश प्रणाली कनेक्टिविटी. तीन डेटा चैनलों रिकॉर्ड (1) पिंजरे माइक्रोफोन से unshifted संकेत, (2) पिच स्थानांतरित headphones वक्ताओं के लिए भेजा है, संकेत, और (3) ध्वनि headphones mic द्वारा दर्ज की तरंग की एक प्रतिलिपि. Preamp, माइक्रोफोन preamplifier, LPF, कम पास फिल्टर.

चित्रा 5
चित्रा 5. प्रणाली का परीक्षण है. ध्वनि के एक spectrograms. तीन डेटा चैनलों पर दर्ज की गई है. प्रत्येक डेटा चैनल के तीन गीत सिलेबल्स से पता चलता है. रंग हर बार और ध्वनिक आवृत्ति में सत्ता का प्रतिनिधित्व करता है. समय पर पावर स्पेक्ट्रम एक में खड़ी लाल रेखाओं द्वारा संकेत दिया. ध्यान दें कि headphones mic स्पेक्ट्रम (हरा) में चोटियों वें में चोटियों मैचई स्थानांतरित कर दिया पिच (लाल) बल्कि unshifted संकेत (काला) की तुलना में, यह दर्शाता है कि पक्षी कान तक पहुँचने ध्वनि स्थानांतरित कर दिया प्रतिक्रिया का प्रभुत्व है.

चित्रा 6
6 चित्रा. Headphones प्रणाली का उपयोग करने के लिए मुखर सीखने ड्राइव एक वयस्क Bengalese चिड़िया में गायन त्रुटि सुधार. रंगीन लाइनों जिसमें headphones प्रणाली एक semitone द्वारा श्रवण प्रतिक्रिया ऊपर के पिच में बदलाव करने के लिए इस्तेमाल किया गया था एक 16 दिन की अवधि (ग्रे बॉक्स) के दौरान सात अलग गीत syllables की पिच में परिवर्तन दिखा. ठोस काले लाइन, सभी गीत सिलेबल्स में पिच को बदलने का मतलब है. डैश्ड काला लाइन मतलब पिच बदलाव युग के दौरान इस विषय द्वारा अनुभवी त्रुटि से पता चलता है. ध्यान दें कि गीत पिच में परिवर्तन करने के लिए अनुभवी पिच त्रुटि को कम करता है. पिच बदलाव के बाद वापस दिन 17 पिच दृष्टिकोण आधारभूत पर शून्य करने के लिए स्थापित किया गया था. 24 दिन headphones हटा दिया गया औरतो 46 दिन, जिस पर समय पिच वापस अपने आधारभूत मूल्य को बरामद किया था पर प्रतिस्थापित.

Discussion

यहाँ प्रस्तुत प्रोटोकॉल experimenter गायन पक्षियों में श्रवण प्रतिक्रिया में हेरफेर करने के लिए अनुमति देता है. हल्के निर्माण ऐसे जोड़तोड़ लंबी अवधि में निरंतर करने की अनुमति देता है, और पक्षियों prolifically गाते हैं, जबकि एक महीने या अधिक के लिए headphones पहने. हालांकि कुछ songbirds के रूप में लंबे समय के रूप में 10 सप्ताह के लिए गाना headphones पहने, कुछ मामलों में गायन की राशि के 5 सप्ताह के बाद गिरावट शुरू होता है. इस कारण से, हम आम तौर पर 4 हफ्तों के लिए प्रयोगों को सीमित रखें. हमारे अनुभव में, हर headphones के साथ लगे songbird गाना 100 + प्रति दिन गीत bouts (और कभी कभी अधिक) के लिए उम्मीद की जा सकती है. इसलिए, अगर ठीक से कार्यरत हैं, headphones प्रणाली एक लगभग 100% सफलता दर प्रदान करता है (अगर सफलता गाते पक्षियों के झुंड से डेटा के अधिग्रहण से परिभाषित किया गया है). इसके अलावा, एक सीखने प्रयोग को पूरा करने के बाद headphones और हटाया जा सकता है बाद में आगे डेटा संग्रह के लिए reattached. बशर्ते कि जानवर अच्छा सामान्य स्वास्थ्य reatta में है chment किसी भी समय पर जगह ले सकते हैं.

सफलता का एक महत्वपूर्ण निर्धारक वजन कम से कम है और headphones के आराम का अनुकूलन. निर्माण के दौरान देखभाल epoxy या दंत चिकित्सा तंत्र के कुल वजन में वृद्धि होगी और संभावित पक्षी गाने की इच्छा को कम करने के लिए अतिरिक्त चिपकने के रूप में इस्तेमाल किया ऐक्रेलिक की राशि को कम करने के लिए लिया जाना चाहिए. इसके अतिरिक्त, headphones संलग्न करने के कई दिनों के बाद, तंत्र संक्षेप को सत्यापित करें कि कान नहरों के आसपास त्वचा earbuds, जो अगर earbuds भी तंग कर रहे हैं हो सकता है बन चिढ़ नहीं है हटा दिया जाना चाहिए. कान नहरों बस के रूप में वे किया headphones लगाव (खुला और लाली या सूजन के कोई संकेत नहीं के साथ) के समय पर दिखाई देनी चाहिए. अगर जलन होती है, दबाव फोम पैड की मोटाई कम करने के द्वारा alleviated किया जा सकता है. ध्यान रखना सुनिश्चित करने के लिए कि सूखे epoxy द्वारा कठोर फोम पक्षी त्वचा से संपर्क नहीं करता है, क्योंकि यह भी जलन का कारण होगा.

टी "यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि पिच experimenter द्वारा चयनित बदलाव के अलावा, आभासी श्रवण राय भी (~ 10 मिसे, Harmonizer के प्रसंस्करण विलंबता को दर्शाती) देरी हो रही है और पक्षी की तुलना में एक बड़ा आयाम पेश इस कारण प्राकृतिक श्रवण प्रतिक्रिया (क्रम में बाहर पक्षी प्राकृतिक गीत headphones में "लीक" की आवाज डूब), प्रयोगों पर कई दिनों की आधारभूत अवधि है जिसमें पक्षी headphones के साथ गाती है लेकिन साथ शून्य शुरू करना चाहिए पिच 14 पाली, अभ्यास में मुखर अन्य headphones प्रतिमान से संबंधित कारकों से उत्पन्न परिवर्तन से अलग किया जा पिच बदलाव के प्रभाव की अनुमति देता है., गीत पिच या आयाम में परिवर्तन शायद ही कभी जब पक्षियों 1 अनुपस्थिति में headphones के साथ गाना शुरू करने के लिए मनाया जाता है पिच बदलाव इसके अलावा, हम पता चला है कि unshifted प्रतिक्रिया headphones के माध्यम से वितरित करने के लिए विस्तारित जोखिम गीत 14 पिच में परिवर्तन नहीं होता है.

सामग्री "हम पहले इस डिजाइन का इस्तेमाल किया है करने के लिए प्रदर्शन है कि वयस्क songbirds में, श्रवण प्रतिक्रिया के पिच में दोनों ऊपर और नीचे बदलाव मुखर पिच में अनुकूली परिवर्तन प्रतिक्रिया शिफ्ट करने के लिए (यानी परिवर्तन हस्ताक्षर में विपरीत) दोनों ऊपर और सहित 14 उत्पन्न किसी भी प्रयोग इस प्रतिमान रोजगार में गिरावट बदलाव महत्वपूर्ण है क्योंकि इस तरह की डिजाइन श्रवण प्रतिक्रिया (और नहीं headphones द्वारा शुरू की देरी या आयाम कलाकृतियों को प्रतिक्रिया में) की पिच में परिवर्तन करने के लिए जवाब में कि गीत पिच परिवर्तन का प्रदर्शन कर सकते हैं इसके अतिरिक्त, एक इस प्रतिमान की प्रमुख ताकत है कि यह करने के लिए मनमाने ढंग से श्रवण जोड़तोड़ का परिचय करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता Harmonizer प्रणाली ध्वनिक संकेत के आयाम या वर्णक्रमीय लिफाफा फेरबदल करके ऑनलाइन perturbations की एक विस्तृत उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रकार उत्पन्न कर सकते हैं. पिच परे जोड़तोड़ की सीमा का विस्तार बदलाव इसलिए मुखर सीखने की घटना की एक किस्म की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है इसके अतिरिक्त, hea.dphones सफेद शोर या अन्य सशर्त सुदृढीकरण संकेत देने के लिए व्यक्ति 16 सिलेबल्स में सीखने ड्राइव करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. अंत में, इस प्रतिमान सिद्धांत रूप में किसी छोटे जानवर प्रणाली है कि मुखर व्यवहार के दौरान श्रवण प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है में नियोजित किया जा सकता है.

हम ध्यान दें कि हमारी तकनीक, जो श्रवण प्रतिक्रिया के लिए मानव भाषण 4-7 अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जोड़तोड़ mimics मुखर plasticity एक physiologically सुलभ पशु मॉडल में जांच करने के लिए अनुमति देता है. मस्तिष्क घावों, औषधीय जोड़तोड़, या तंत्रिका रिकॉर्डिंग के साथ मुखर त्रुटि सुधार के व्यवहार के अध्ययन के संयोजन को पता चलता है कि कैसे विशेष तंत्रिका सर्किट मुखर प्रदर्शन में त्रुटियों के सुधार के लिए योगदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgements

इस काम 5P30NS069250 NINDS द्वारा समर्थित किया गया. हम Diala Chehayeb, जेफरी सिम्पसन, टेलर Rosenbaum, और क्रिस्टोफर हूवर तकनीकी सहायता के लिए धन्यवाद.

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

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References

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