Summary

Метод для изучения адаптации влево-вправо обратить вспять прослушивание

Published: October 29, 2018
doi:

Summary

Настоящее исследование предлагает протокол расследовать адаптации слева направо обращенном прослушивание только посредством носимых устройств, используя нейровизуализации, который может быть эффективным инструментом для расчехлять адаптации людей к среде роман в слуховой домен.

Abstract

Необычные сенсорные пространство является одним из эффективных инструментов раскрыть механизм адаптации людей к среде роман. Хотя большинство предыдущих исследований использовали специальные очки с призмами для достижения необычные пробелы в области визуального, методологии для изучения адаптации к необычным слухового пространства пока полностью установлено. Это исследование предлагает новый протокол настройки, проверить и использовать левый правый обращенном стереофонические системы, используя только носимых устройств, и изучение адаптации влево-вправо обратить вспять прослушивание с помощью нейровизуализации. Хотя отдельные акустические характеристики еще не реализованы, и незначительные побочные unreversed звуков относительно неконтролируемых, построен аппарат показывает высокую производительность в 360° локализации источника звука, в сочетании с слуха характеристики с небольшой задержкой. Кроме того он выглядит как мобильный музыкальный проигрыватель и позволяет участник сосредоточиться на повседневной жизни не возбуждая любопытство или обратив внимание других людей. Поскольку последствия адаптации были успешно обнаружен на уровне восприятия, поведенческих и нейронные, сделан вывод, что этот протокол обеспечивает перспективным методологии для изучения адаптации обращенном прослушивание слева направо и является эффективным инструментом для Расчехлять адаптации людей к Роман сред в слуховой области.

Introduction

Адаптируемость к Роман окружающей среды является одной из основных функций для людей, чтобы жить устойчиво в любой ситуации. Один эффективный инструмент для раскрытия механизма экологической приспособляемости в организме человека является необычной сенсорной пространство, которое производится искусственно аппараты. В большинстве предыдущих исследований, посвященных этой теме были использованы специальные очки с призмами для достижения слева направо обращенном видение1,2,3,,45 или вверх вниз вспять видение6,7. Кроме того воздействие такого видения от нескольких дней до более чем одного месяца показал восприятия и поведенческие адаптации1,2,3,4,5, 6 , 7 (например, возможность кататься велосипедов2,5,7). Кроме того периодические измерения активности мозга, с использованием методов нейровизуализации, например электроэнцефалографии (ЭЭГ)1, Магнитоэнцефалография (Мэг)3и функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ)2, 4,5,7, обнаружены изменения в нервной деятельности, лежащие в основе адаптации (например, двусторонние визуальные активации для односторонних визуальной стимуляции4, 5). Хотя участника внешний вид становится странно в определенной степени и большую осторожность необходима для наблюдателя для поддержания безопасности участника, обращенном видение с призмами обеспечивает точные трехмерные (3D) визуальную информацию без Любая задержка в носимых манере. Таким образом относительно методологии для раскрытия механизма экологической приспособляемости устанавливается в области визуального.

В 1879 году Томпсон предложил концепцию pseudophone, «инструмент для изучения законодательства бинауральный прослушивание с помощью иллюзии, которые она производит в акустических восприятие пространства»8. Однако, в отличие от визуального случаях1,2,3,4,5,6,7, несколько были предприняты попытки изучить процесс адаптации к необычным к настоящему времени был получен слухового пространства и не заметны знаниям. Несмотря на долгую историю разработки виртуального слуховые показывает9,10редко разработаны переносные аппараты для управления 3D прослушивание. Таким образом лишь в нескольких докладах рассмотрены адаптации обращенном прослушивание слева направо. Один традиционный аппарат состоит из пары изогнутые трубы, которые пересекли и вставляется в каналов уха слушателя в другой манере11,12. В 1928 году, молодой впервые сообщил использование этих пересек труб и носили их непрерывно в течение 3 дней в большинстве или в общей сложности 85 h для тестирования адаптации обращенном прослушивание слева направо. Уилли и др. 12 повторно адаптации в трех участников, носить труб для 3, 7 и 8 дней, соответственно. Изогнутые трубы легко условии обращенном прослушивание слева направо, но были проблемы с надежностью пространственная точность, удобство при переноске и странный вид. Более продвинутые аппарат для прослушивания в обратном порядке – электронная система, в котором левой и правой линии головы/Наушники и микрофоны, наоборот подключенных13,14. Охцубо и др. 13 достигли слуховой разворота, используя первый когда-либо бинаурального наушников микрофоны, которые были подключены к фиксированной усилитель и оценить его производительность. Совсем недавно, Hofman и др. 14 сшитого завершить в канал слуховые и адаптации в двух участников, которые носили СПИДа для 49 h 3 дня и 3 недели, соответственно. Хотя эти исследования сообщили высокой производительности локализации источника звука в области передней слуховой, никогда не были оценены локализации источника звука в заднюю часть и потенциальной задержки электрических устройств. Особенно в Hofman et al.‘ s исследования, пространственной производительность слуховых был гарантирован для передней 60° в голову Исправлена состояния и для передней 150° в состоянии головы бесплатно, предлагая производительность неизвестные omniazimuth. Кроме того в период воздействия может быть слишком коротким для обнаружения явлений, относящихся к адаптации по сравнению с больше случаев обращенном видение2,4,5. Ни одно из этих исследований измеряли активность мозга, с использованием методов нейровизуализации. Таким образом неопределенность в пространственно-временных точность, периоды экспозиции и неиспользования нейровизуализации может быть причин для малого числа докладов и ограниченное количество знаний по адаптации обращенном прослушивание слева направо.

Благодаря последние достижения в носимых акустической технологии Аояма и Курики15 преуспело в создании слева направо вспять 3D прослушивание с использованием только носимых устройств, которые недавно стали доступны и достичь omniazimuth системы с высокой пространственно-временных точность. Кроме того обращенном прослушивание с помощью аппарата примерно 1 месяц подверженности выставлены некоторые представитель результаты измерений Мэг. Основываясь на этом докладе, мы описываем, в этой статье, подробный протокол настройки, проверки и использования системы, и проверить адаптация влево-вправо обратить вспять прослушивание с помощью нейровизуализации, которое выполняется периодически без системы. Этот подход является эффективным для расчехлять адаптации людей к среде роман в слуховой области.

Protocol

Все методы, описанные здесь были одобрены Комитет этики университета Токио Denki. Для каждого участника информированное согласие было получено после того, как участник получил подробное объяснение протокола. 1. Установка слева направо вспять прослушивание системы <st…

Representative Results

Представитель результаты, показанные здесь, основаны на Аояма и Курики15. Настоящий Протокол достичь обратном прослушивание слева направо с высокой точностью пространственно-временных. Рисунок 1 показывает локализации источника звука в н…

Discussion

Предлагаемый протокол направлен на создание методологии для изучения адаптации слева направо обращенном прослушивание как эффективный инструмент для расчехлять адаптации людей к среде Роман слуховой. Как свидетельствуют результаты представителя, построен аппарат достигли обращен?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа частично поддерживается грант от JSP-страницы KAKENHI Грант номер JP17K00209. Автор благодарит Takayuki Hoshino и Кадзухиро Шигета для оказания технической помощи.

Materials

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/

References

  1. Sugita, Y. Visual evoked potentials of adaptation to left-right reversed vision. Perceptual and Motor Skills. 79 (2), 1047-1054 (1994).
  2. Sekiyama, K., Miyauchi, S., Imaruoka, T., Egusa, H., Tashiro, T. Body image as a visuomotor transformation device revealed in adaptation to reversed vision. Nature. 407 (6802), 374-377 (2000).
  3. Takeda, S., Endo, H., Honda, S., Weinberg, H., Takeda, T. MEG recording for spatial S-R compatibility task under adaptation to right-left reversed vision. Proceedings of the 12th International Conference on Biomagnetism. , 347-350 (2001).
  4. Miyauchi, S., Egusa, H., Amagase, M., Sekiyama, K., Imaruoka, T., Tashiro, T. Adaptation to left-right reversed vision rapidly activates ipsilateral visual cortex in humans. Journal of Physiology Paris. 98 (1-3), 207-219 (2004).
  5. Sekiyama, K., Hashimoto, K., Sugita, Y. Visuo-somatosensory reorganization in perceptual adaptation to reversed vision. Acta psychologica. 141 (2), 231-242 (2012).
  6. Stratton, G. M. Some preliminary experiments on vision without inversion of the retinal image. Psychological Review. 3 (6), 611-617 (1896).
  7. Linden, D. E., Kallenbach, U., Heinecke, A., Singer, W., Goebel, R. The myth of upright vision. A psychophysical and functional imaging study of adaptation to inverting spectacles. Perception. 28 (4), 469-481 (1999).
  8. Thompson, S. P. The pseudophone. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science: Series 5. 5 (50), 385-390 (1879).
  9. Wenzel, E. M. Localization in virtual acoustic displays. Presence: Teleoperators & Virtual Environments. 1 (1), 80-107 (1992).
  10. Carlile, S. . Virtual Auditory Space: Generation and Applications. , (2013).
  11. Young, T. P. Auditory localization with acoustical transposition of the ears. Journal of Experimental Psychology. 11 (6), 399-429 (1928).
  12. Willey, C. F., Inglis, E., Pearce, C. H. Reversal of auditory localization. Journal of Experimental Psychology. 20 (2), 114-130 (1937).
  13. Ohtsubo, H., Teshima, T., Nakamizo, S. Effects of head movements on sound localization with an electronic pseudophone. Japanese Psychological Research. 22 (3), 110-118 (1980).
  14. Hofman, P. M., Vlaming, M. S., Termeer, P. J., van Opstal, A. J. A method to induce swapped binaural hearing. Journal of Neuroscience Methods. 113 (2), 167-179 (2002).
  15. Aoyama, A., Kuriki, S. A wearable system for adaptation to left-right reversed audition tested in combination with magnetoencephalography. Biomedical Engineering Letters. 7 (3), 205-213 (2017).
  16. Brainard, D. H. The Psychophysics Toolbox. Spatial Vision. 10 (4), 433-436 (1997).
  17. Pelli, D. G. The VideoToolbox software for visual psychophysics: transforming numbers into movies. Spatial Vision. 10 (4), 437-442 (1997).
  18. Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D. What’s new in Psychtoolbox-3?. Perception. 36 (14), (2007).
  19. Gramfort, A., et al. MEG and EEG data analysis with MNE-Python. Frontiers in Neuroscience. 7, 267 (2013).
  20. Gramfort, A., et al. MNE software for processing MEG and EEG data. NeuroImage. 86, 446-460 (2014).
  21. Barnett, L., Seth, A. K. The MVGC multivariate Granger causality toolbox: a new approach to Granger-causal inference. Journal of Neuroscience Methods. 223, 50-68 (2014).
  22. Green, D. M. Temporal auditory acuity. Psychological Review. 78 (6), 540-551 (1971).
  23. He, S., Cavanagh, P., Intriligator, J. Attentional resolution and the locus of visual awareness. Nature. 383 (6598), 334-337 (1996).
  24. Anton-Erxleben, K., Carrasco, M. Attentional enhancement of spatial resolution: linking behavioural and neurophysiological evidence. Nature Reviews Neuroscience. 14 (3), 188-200 (2013).
  25. Perrott, D. R., Saberi, K. Minimum audible angle thresholds for sources varying in both elevation and azimuth. Journal of the Acoustical Society of America. 87 (4), 1728-1731 (1990).
  26. Grantham, D. W., Hornsby, B. W., Erpenbeck, E. A. Auditory spatial resolution in horizontal, vertical, and diagonal planes. Journal of the Acoustical Society of America. 114 (2), 1009-1022 (2003).
  27. Xie, B. . Head-Related Transfer Function and Virtual Auditory Display. , (2013).
  28. Stenfelt, S. Acoustic and physiologic aspects of bone conduction hearing. Advances in Oto-Rhino-Laryngology. 71, 10-21 (2011).
  29. Zwiers, M. P., van Opstal, A. J., Paige, G. D. Plasticity in human sound localization induced by compressed spatial vision. Nature Neuroscience. 6 (2), 175-181 (2003).
  30. Huster, R. J., Debener, S., Eichele, T., Herrmann, C. S. Methods for simultaneous EEG-fMRI: an introductory review. Journal of Neuroscience. 32 (18), 6053-6060 (2012).
  31. Veniero, D., Vossen, A., Gross, J., Thut, G. Lasting EEG/MEG aftereffects of rhythmic transcranial brain stimulation: level of control over oscillatory network activity. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 477 (2015).

Play Video

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

View Video