Summary

Раскрытие Удара Глухота: Обнаружение Нарушения ритма с синхронизацией палец нажатие и перцептивных синхронизации задач

Published: March 16, 2015
doi:

Summary

Поведенческие задачи, которые позволяют для оценки восприятия и сенсомоторной способностей синхронизации в общей популяции (т.е. не-музыканты) представлены. Синхронизация палец нажатие в такт звуковые раздражители и выявления ритмических нарушений обеспечивает средства выявления нарушений ритма.

Abstract

Набор поведенческих задач для оценки восприятия и сенсомоторные способности синхронизации в общей популяции (то есть, не-музыкантов) представлена ​​здесь с целью раскрытия нарушений ритма, таких как бить глухоты. Удар глухота характеризуется низкой производительности в восприятии длительности в слуховых ритмических рисунков или плохой синхронизации движения со слуховыми ритмами (например, с музыкальными ударов). Эти задачи включают в себя синхронизацию палец нажатие в такт простых и сложных слуховых раздражителей и обнаружения художественной нарушений (задача обнаружения anisochrony), встроенных в одних и тех же раздражителей. Эти испытания, которые легки в управлении, включают в себя оценку как восприятия и сенсомоторной синхронизации способностей в различных условиях (например, бить цены и типы слухового материала) и базируются на тех же звуковые раздражители, начиная от простого метронома к комплексу музыкальный отрывок. Анализ SYNCHRONзуется нажав данных выполняется круговыми статистики, которые обеспечивают надежные меры точности синхронизации (например, разница между временем отводов и временем проведения стимуляции раздражителей) и последовательности. Круглые статистика по нажав данные особенно хорошо подходит для обнаружения индивидуальных различий в общей популяции. Синхронное прослушивание и обнаружение anisochrony чувствительны меры для выявления профили нарушений ритма и были с успехом использованы для выявления случаев плохого синхронизации с избавлены восприятия времени. Это систематическая оценка восприятия и сенсомоторной времени может быть продлен до группах пациентов с повреждением головного мозга, нейродегенеративных заболеваний (например, болезнь Паркинсона), и нарушениями развития (например, синдром дефицита внимания и гиперактивности).

Introduction

Люди особенно эффективны при обработке продолжительность событий, происходящих в их среде 1. В частности, способность воспринимать ритм музыки или обычного тиканье часов и способность двигаться вместе с ним (например, в танце или синхронизированных спорта) широко распространен среди населения в целом (например, у людей, которые не получили музыкальное образование) 2,3. Эти способности подкреплены комплексной нейронной сети с участием корковых областей мозга (например, премоторной коры и дополнительная двигательная зона) и подкорковых структур, таких как базальных ганглиев и мозжечка 4-7.

Разрушение этой сети и, как следствие плохого временной обработки может возникнуть в результате повреждения головного мозга или 8-10 дегенерации нейронов, как это наблюдалось у пациентов с болезнью Паркинсона 11. Однако, плохое восприятие длительности и ухудшению синхронизации с бесть музыка также может проявляться у здоровых людей при отсутствии повреждения головного мозга. Несмотря на то, что большинство может воспринимать звуковые ритмы и синхронизировать движение в такт (например, в музыке), есть заметные исключения. Некоторые люди имеют серьезные трудности в синхронизации их движения тела или палец нажатие в такт музыке, и могут проявлять плохую бить восприятие, показывая трудности в дискриминации мелодии с нотами различной длительности. Это условие упоминается как "бить глухоту" или "ритма" 2,12-14. Например, избили глухота была описана в недавнем исследовании 13, в котором сообщалось случай пациента по имени Матье. Матье был особенно неточным в подпрыгивая в такт ритмичным песен (например, песни меренге). Синхронизация все еще ​​возможно, но только под звуки простой изохронном последовательности (например, метроном). Плохо, что синхронизация прошласвязано с плохим бить восприятия, как показали Монреальского батарее оценке амузия (MBEA) 15. В качестве дополнительной задачи, Матье спросили, чтобы соответствовать движениями танцовщицы на музыку; Интересно, что Матье выставлены беспрепятственный шаг восприятие.

Плохо восприятия ритма и плохая синхронизация, в ритме слуха людей с пощадил шага восприятия, наблюдались в дальнейших исследованиях 2,12,14, обеспечивая тем самым убедительные доказательства того, что ритм расстройства могут возникать в изоляции. Удар глухота поэтому в отличие от типичного описания врожденной амузия (т.е., тон глухота), в психомоторного развития расстройства, затрагивающих шага восприятия и производства 16-19. Интересно, что недостаточное понимание ритма и производство могут сотрудничать происходить с плохим обработки шага при врожденном амузия 12,16,20. Тем не менее, плохое восприятия ритма в этом случае зависит от способности человека воспринимать изменения высоты тона. Когдаизменения высоты звука в мелодии будут удалены, врожденные amusics может успешно различать ритм различия 21.

Важные индивидуальные различия были обнаружены в ритме глухоты; Этот факт заслуживает особого внимания. В большинстве случаев, как ритм восприятия и синхронизация в такт музыке не хватает 2,12-14; Однако, плохая синхронизация может также возникнуть при восприятия ритма уделяется 2. Это разделение между восприятием и действием в области синхронизации было показано с помощью синхронизированных постукивая задач с различными ритмическими звуковые раздражители (например, метронома и музыка) и с использованием различных задач ритм восприятия (например, дискриминация мелодий, основанных на различных длительностей нот и обнаружение отклонений от isochrony в художественной последовательностей). Этот вывод особенно актуальны, потому что это указывает на возможное разделение восприятия и действия в связи с часовым механизмомс, как уже ранее отмечалось в обработке тона 17,22-25. Дальнейшие диссоциации были выделены в зависимости от сложности стимула 2. Большинство бедных синхронизаторы выставлены избирательные трудности со сложными стимулами (например, музыки или амплитудной модуляцией шума, полученные от музыки), в то время как они все еще ​​показал точную и последовательную синхронизацию с простых изохронной последовательностей; другие бедные синхронизаторы показали противоположная картина. В целом, эти результаты сходятся в указании, что есть множество фенотипов ГРМ расстройства в общей популяции (как это наблюдается в других областях музыкальной обработки, такой как смоль 25,26), которые требуют чувствительный набор задач, которые будут обнаружены. Характеризуя закономерности нарушений ритма особенно актуально, чтобы пролить свет на конкретных механизмов, которые неточности в системе синхронизации.

Целью способа, показанного здесь, чтобы обеспечить набор задач, которые могут бытьиспользуется для выявления случаев биений глухоты среди населения в целом и выявления различных подтипов временных расстройств (например, влияя восприятия по сравнению с сенсомоторной времени или определенного класса ритмической стимулов). Сенсомоторной синхронизации способности были в основном изучены с помощью пальцев нажав задач с слухового материала. Участников просят нажмите их указательный палец синхронно со слуховыми стимулами, такими как последовательности тонов, равномерно расположенных по времени или музыку (т.е., в синхронном или темп, нажав задачи 27-29). Другой популярный парадигма, которая была источником значительных усилий моделирования 29-32, является синхронизация-продолжение парадигма, в которой участник продолжает нажав на ставке, предусмотренной метрономом после звук прекратился. Ритм восприятие исследуется с различных задач, начиная от длительности дискриминации, оценки, пополам (т.е., сравнивая продолжительность на "короткие" и & #39; длинные "стандарты), и обнаружения anisochrony (т.е. определения, существует ли отклоняющееся интервал, в течение изохронного последовательности) к задаче выравнивания бит (то есть, определения, является ли метроном накладывается на музыку выравнивается с ударом) 1,2 , 20,33,34. Большинство исследований были сосредоточены на восприятии времени, избили производство или сенсорно-времени, которые были проверены в изоляции. Тем не менее, вполне вероятно, что такие разные задачи относятся к несколько разным способности (например, временной интервал против потрепанный, основанный на временных, восприятия против сенсомоторной времени) и не отражают работу тех же механизмов, сроков и соответствующими схемами нейронов. Эта проблема может быть преодолена с помощью предложенных в последнее время батареи задач, которые оценивают оба восприятия и сенсомоторные способности синхронизации. Эти батареи позволит исследователям получить исчерпывающую профиль способностей синхронизации индивида. Примерами таких батарей являются Бепри испытании выравнивания (BAT) 34, аккумулятор для оценки слуховой сенсомоторной Сроки способностей (BAASTA) 35, и Гарвард Удар оценочный тест (H-BAT) 36. Эти батареи состоят из разговоров задач с различными ритмическими слуховых раздражителей, начиная от музыки до изохронных последовательностей, а также восприятия задач (например, продолжительность дискриминации, определение выравнивания метронома в ритме музыки, и anisochrony обнаружения). Во всех случаях, тот же набор музыкальных отрывков был использован в восприятия и сенсомоторных задач.

В этой статье мы покажем набор задач, которые особенно эффективны при выявлении закономерностей нарушений ритма в ритме слуха лиц и бедных синхронизаторов, как показано в предыдущих исследованиях 2. Эти задачи являются частью более крупной батареи тестов, в BAASTA 35. Сенсорно-временные способности проходят проверку попросив участников нажмите пальцем в такт простой исложные звуковые раздражители (например, изохронные последовательности, музыки и ритмичный шум происходит от музыкальных стимулов) 27,28. Восприятие времени проверяется с задачей обнаружения anisochrony 2,20,33,37. Набор изохронных тонов представлена. В некоторых случаях, один из тонов (например, предпоследний) представлен раньше или позже, чем ожидалось на основании изохронного структуры слухового последовательности. Участников просят, чтобы обнаружить отклонения от isochrony. Преимущество этих сенсомоторных и восприятия ритма задач является то, что они оба связаны последовательности стимулов (вместо одиночных длительности) и стимулы различной сложности. Таким образом, на основе предыдущего доказательства, эти задачи обеспечить оптимальные условия, чтобы раскрыть различные фенотипы биений глухоты и плохой синхронизации. Особое внимание уделяется технике, принятой в анализе данных синхронизации. Этот метод основан на круговых статистике, подход, который, в частности, мыLL подходит для изучения неточных и противоречивую синхронизации в такт.

Protocol

1. Задачи Синхронизация Подготовка инструменты: Подключите стандартный MIDI ударный инструмент к компьютеру с помощью обычного MIDI-интерфейс. ПРИМЕЧАНИЕ: Сбор данных осуществляется через MIDI электронных ударных инструмента. Устройство захватывает точные сроки кранов паль?…

Representative Results

Задачи, описанные выше, были с успехом использованы для характеристики временные способности индивидов без музыкальной подготовки 2,34-36. В недавнем репрезентативное исследование на бил-глухоты 2, группа 99 не-музыкантов (студенты) были обследованы с помощью двух простых зада…

Discussion

Цель описанного метода является создание набора задач и стратегий анализа охарактеризовать временные возможности большинства людей, и выявления случаев биений глухоты или плохого синхронизации. Критические шаги протокола привлекать 1) установки инструментов, используемых для предъ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by an International Reintegration Grant (n. 14847) from the European Commission to SDB, and by a grant from Polish Narodowe Centrum Nauki (decision No. Dec-2011/01/N/HS6/04092) to JS.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Matlab Mathworks High-level language and interactive environment for numerical computation, visualization, and programming
MAX MSP Cycling '74 Software for data acquisition from MIDI-controlled interfaces, and stimulation presentation
Presentation Neurobehavioral Systems Software for conducting experiments in experimental psychology. Allows precisely-times stimulus delivery and collection of behavioral responses.
Roland HPD- 10 Roland Hand percussion pad (MIDI instrument)
EDIROL FA-66 Roland MIDI interfact to connect the MIDI instrument to the computer. 

References

  1. Grondin, S. . The Psychology of Time. , (2008).
  2. Sowiński, J., Dalla Bella, S. Poor synchronization to the beat may result from deficient auditory-motor mapping. Neuropsychologia. 51 (10), 1952-1963 (2013).
  3. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization and perception of timing: Effects of music training and task experience. Hum. Mov. Sci. 29 (2), 200-213 (2010).
  4. Coull, J. T., Cheng, R. -. K., Meck, W. H. Neuroanatomical and neurochemical substrates of timing. Neuropsychopharmacology. 36 (1), 3-25 (2011).
  5. Wing, A. M. Voluntary timing and brain function: An information processing approach. Brain Cogn. 48 (1), 7-30 (2002).
  6. Ivry, R. B., Spencer, R. M. C. The neural representation of time. Curr. Opin. Neurobiol. 14 (2), 225-232 (2004).
  7. Watson, S. L., Grahn, J. A. Perspectives on rhythm processing in motor regions of the brain. Mus. Ther. Perspect. 31 (1), 25-30 (2013).
  8. Fries, W., Swihart, A. A. Disturbance of rhythm sense following right hemisphere damage. Neuropsychologia. 28 (12), 1317-1323 (1990).
  9. Schwartze, M., Keller, P. E., Patel, A. D., Kotz, S. A. The impact of basal ganglia lesions on sensorimotor synchronization, spontaneous motor tempo, and the detection of tempo changes. Behav. Brain Res. 216 (2), 685-691 (2011).
  10. Wilson, S. J., Pressing, J. L., Wales, R. J. Modelling rhythmic function in a musician post-stroke. Neuropsychologia. 40 (8), 1494-1505 (2002).
  11. Allman, M. J., Meck, W. H. Pathophysiological distortions in time perception and timed performance. Brain. 135 (3), 656-677 (2012).
  12. Dalla Bella, S., Peretz, I. Congenital amusia interferes with the ability to synchronize with music. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 166-169 (2003).
  13. Phillips-Silver, J., et al. Born to dance but beat-deaf: a new form of congenital amusia. Neuropsychologia. 49 (5), 961-969 (2011).
  14. Launay, J., Grube, M., Stewart, L. Dysrhythmia: A specific congenital rhythm perception deficit. Front. Psychol. 5, 18 (2014).
  15. Peretz, I., Champod , A. S., Hyde, K. L. Varieties of musical disorders. The Montreal Battery of Evaluation of Amusia. Ann. N. Y. Acad. Sci. 999 (1), 58-75 (2003).
  16. Ayotte, J., Peretz, I., Hyde, K. L. Congenital amusia: a group study of adults afflicted with a music-specific disorder. Brain. 125 (2), 238-251 (2002).
  17. Dalla Bella, S., Giguère, J. -. F., Peretz, I. Singing proficiency in the general population. J. Acoust. Soc. Am. 121 (2), 1182-1189 (2007).
  18. Peretz, I. Musical disorders: from behavior to genes. Curr. Dir. Psychol. Sci. 17 (5), 329-333 (2008).
  19. Peretz, I., Hyde, K. What is specific to music processing? Insights from congenital amusia. Trends in Cogn. Sci. 7 (8), 362-367 (2003).
  20. Hyde, K. L., Peretz, I. Brains that are out of tune but in time. Psychol. Sci. 15 (5), 356-360 (2004).
  21. Foxton, J. M., Nandy, R. K., Griffiths, T. D. Rhythm deficits in ‘tone deafness. Brain Cogn. 62 (1), 24-29 (2006).
  22. Dalla Bella, S., Giguère, J. -. F., Peretz, I. Singing in congenital amusia. J. Acoust. Soc. Am. 126 (1), 414-424 (2009).
  23. Loui, P., Guenther, F., Mathys, C., Schlaug, G. Action-perception mismatch in tone-deafness. Curr. Biol. 18 (8), R331-R332 (2008).
  24. Griffiths, T. D. Sensory systems: auditory action streams. Curr. Biol. 18 (9), R387-R388 (2008).
  25. Dalla Bella, S., Berkowska, M., Sowiński, J. Disorders of pitch production in tone deafness. Front. Psychol. 2, 164 (2011).
  26. Berkowska, M., Dalla Bella, S. Uncovering phenotypes of poor-pitch singing: the Sung Performance Battery (SPB). SPB). Front. Psychol. 4 (714), (2013).
  27. Repp, B. H. Sensorimotor synchronization: a review of the tapping literature. Psychon. Bull. Rev. 12 (6), 969-992 (2005).
  28. Repp, B. H., Altenmüller, E., Kesselring, J., Wiesendanger, M. Musical synchronization, and the brain. Music, motorcontrol. , 55-76 (2006).
  29. Vorberg, D., Wing, A., Heuer, H., Keele, S. W. Modeling variability and dependence in timing. Handbook of perception and action. 2, 181-162 (1996).
  30. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. Response delays and the timing of discrete motor responses. Percept. Psychophys. 14 (1), 5-12 (1973).
  31. Wing, A. M., Kristofferson, A. B. The timing of interresponse intervals. Percept. Psychophys. 13 (3), 455-460 (1973).
  32. Ivry, R. B., Hazeltine, R. E. Perception and production of temporal intervals across a range of durations: Evidence for a common timing mechanism. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 21 (1), 3-1037 (1995).
  33. Ehrlé, N., Samson, S. Auditory discrimination of anisochrony: influence of the tempo and musical backgrounds of listeners. Brain Cogn. 58 (1), 133-147 (2005).
  34. Iversen, J. R., Patel, A. D., Miyazaki, K., et al. The Beat Alignment Test (BAT): Surveying beat processing abilities in the general population. Proceedings of the 10th International Conference on Music Perception and Cognition (ICMPC10. , 465-468 (2008).
  35. Benoit, C. -. E., Dalla Bella, S., et al. Musically cued gait-training improves both perceptual and motor timing in Parkinson’s disease. Front. Hum. Neurosci. 8, 494 (2014).
  36. Fujii, S., Schlaug, G. The Harvard Beat Assessment Test (H-BAT): A battery for assessing beat perception and production and their dissociation. Front. Hum. Neurosci. 7, 771 (2013).
  37. Schulze, H. H. The perception of temporal deviations in isochronic patterns. Percept. Psychophys. 45 (4), 291-296 (1989).
  38. Fisher, N. I. . Statistical analysis of circular data. , (1993).
  39. Berens, P. CircStat: a Matlab Toolbox for circular statistics. J. Stat. Soft. 31, 1-21 (2009).
  40. Kirschner, S., Tomasello, M. Joint drumming: social context facilitates synchronization in preschool children. J. Exp. Child Psychol. 102 (3), 299-314 (2009).
  41. Pecenka, N., Keller, P. E. The role of temporal prediction abilities in interpersonal sensorimotor synchronization. Exp. Brain Res. 211 (3-4), 505-515 (2011).
  42. Mardia, K. V., Jupp, P. E. . Directional statistics. , (1999).
  43. Wilkie, D. Rayleigh test for randomness of circular data. Appl. Stat. 32 (3), 311-312 (1983).
  44. Crawford, J. R., Garthwaite, P. H. Investigation of the single case in neuropsychology: Confidence limits on the abnormality of test scores and test score differences. Neuropsychologia. 40 (8), 1196-1208 (2002).
  45. Aschersleben, G. Temporal control of movements in sensorimotor synchronization. Brain Cogn. 48 (1), 66-79 (2002).
  46. Repp, B. H., Su, Y. -. H. Sensorimotor synchronization: A review of recent research (2006-2012). Psychon. Bull. Rev. 20 (3), 403-452 (2013).
  47. Stewart, L., von Kriegstein, K., Dalla Bella, S., Warren, J. D., Griffiths, T. D., Hallam, S., Cross, I., Thaut, M. Disorders of musical cognition. Oxford Handbook of Music Psychology. , 184-196 (2009).
  48. Noreika, V., Falter, C. M., Rubia, K. Timing deficits in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD): Evidence from neurocognitive and neuroimaging studies. Neuropsychologia. 51 (2), 235-266 (2013).
  49. Lim, I., et al. Effects of external rhythmical cueing on gait in patients with Parkinson’s disease: a systematic review. Clin. Rehabil. 19 (7), 695-713 (2005).
  50. Spaulding, S. J., Barber, B., et al. Cueing and gait improvement among people with Parkinson’s disease: a meta-analysis. Arch. Phys. Med. Rehabil. 94 (3), 562-570 (2012).

Play Video

Cite This Article
Dalla Bella, S., Sowiński, J. Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks. J. Vis. Exp. (97), e51761, doi:10.3791/51761 (2015).

View Video