Questo lavoro è stato sostenuto dal NINDS 5P30NS069250. Ringraziamo Diala Chehayeb, Jeffrey Simpson, Taylor Rosenbaum, e Christopher Hoover per l&#39;assistenza tecnica.

Implementazione del sistema cuffia consiste di quattro fasi principali. Sezione 1 illustra nel dettaglio l&#39;assemblaggio del telaio cuffie, che ospita l&#39;elettronica (altoparlanti e microfono miniaturizzato). Sezione 2 descrive come il telaio è attaccato l&#39;uccello. La sezione 3 descrive il montaggio dell&#39;elettronica. La sezione 4 spiega come l&#39;elettronica sono collegati al suono di elaborazione e raccolta dati hardware e dettagli una procedura per verificare che il sistema funzioni correttamente. 1. Realizzazione cuffie Telaio <ol><li> Tagliare i componenti in fibra di carbonio per la traversa e auricolari. Utilizzare il disco di taglio su uno strumento Dremel per preparare i seguenti brani: 1 traversa (3 cm di 1 x 3 striscia di fibra di carbonio mm) Due montanti verticali (1,5 cm di 1 x 3 striscia di fibra di carbonio mm) 2 auricolari (4 mm di 4 ID mm / 6 mm di diametro esterno cilindro in fibra di carbonio) </li><li> Montare traversa. Praticare due fori di piccole dimensioni 4,5 millimetri a parte al centro della traversa ( <strong&gt; Figura 1a, in alto) con una punta 1,4 mm di diametro. I fori devono essere appena abbastanza grande per ospitare il 0-80 vite. Inserire due viti 0-80 se i fori e fissare i dadi esagonali. Tagliate due strisce 6 mm della siringa (qualsiasi piccolo diametro dell&#39;ago funziona) e appiattire con una pinza ad ago (strisce in rosso in Figura 1a). Girare la traversa sopra in modo che i dadi esagonali si trovano sulla parte superiore. Per evitare di incollaggio epossidico punta delle viti ai dadi esagonali mettere una goccia di olio minerale (in verde in Figura 1a) sulla punta di ciascuna vite. Posizionare i due segmenti ago sopra i dadi esagonali. Dadi esagonali epossidiche gli uni agli altri ed i segmenti ago, che coprono entrambi (Figura 1a, in basso). Dopo la resina epossidica è completamente indurito (24 ore), rimuovere entrambe le viti. L&#39;unità traversa dovrebbe separare in quattro componenti: due viti, i 3 cm di lunghezza della fibra di carbonio, e un pezzo unico composto da 2 dadi esagonali e 2 segmenti aghi incollati con resina epossidica. Rimontare unità traversa. &lt;/ Li&gt; <li> Realizzazione anelli di schiuma. Utilizzare un 1/4 di pollice (6,35 mm) di foratura per tagliare un cilindro di schiuma da un inserto auricolare in schiuma. Utilizzare forbici per tagliare perpendicolare all&#39;asse lungo del cilindro producendo una schiuma 2 mm (lunghezza) da 6,35 mm (diametro) del cilindro. Quindi utilizzare un punzone foro 1/8 in (3,175 mm) per tagliare il centro del cilindro 2 mm di schiuma, formando un anello di schiuma (in arancione in figura 1b). </li><li> Montare auricolari. Utilizzare colla epossidica a montanti verticali (1,5 cm di lunghezza del nastro in fibra di carbonio) per la lunghezza del cilindro 4 millimetri in fibra di carbonio, come mostrato in Figura 1b, fondo. Quando epossidico indurito, utilizzare una piccola quantità di resina epossidica per incollare l&#39;anello di schiuma alla fine del cilindro (Figura 1b, in basso). L&#39;anello di schiuma riposerà contro la testa dell&#39;uccello. </li></ol> 2. Collegare le cuffie Telaio a Bird <ol><li> Preparare stereotax. Prima dell&#39;intervento, inserire earbars stereotax attraverso auricolari con i cuscinetti di gomma rivolti verso l&#39;interno (Figura 1c </strong&gt;, in alto). </li><li> Allega traversa. Anestetizzare l&#39;uccello con isoflurano e / o ketamina più midazolam. L&#39;uccello anestetizzato dovrebbe avere gli occhi chiusi e non rispondere alle pizzico piedi. Mettere uccello in stereotax e fare una incisione 5-10 mm in cuoio. L&#39;incisione dovrebbe essere lungo la linea mediana anteriore e si estendono da un millimetro punto 2 anteriore del fissaggio dei muscoli del collo nella parte posteriore del cranio. Strofinare il cranio esposta con il 70% di etanolo per asciugare la superficie ossea. Utilizzare un supporto pinze alla traversa collocare tale che la resina epossidica-coperto resto dadi esagonali sulla sommità del cranio (Figura 1c, d). Sollevare la traversa leggermente e incollare i dadi esagonali (con resina epossidica o acrilica dentale) al cranio, facendo attenzione che l&#39;adesivo tocca solo i dadi esagonali e non la stessa traversa. Questo vi permetterà di rimuovere le cuffie (rimuovendo le viti), lasciando solo i dadi esagonali fissati in modo permanente alla testa (Figura 1d). </li><li> Allega auricolari. Diapositiva auricolari Along bar orecchio fino a quando resto schiuma pastiglie contro la testa degli stessi (Figura 1c, in alto). Utilizzare coccodrilli sulle barre orecchio per premere imbottiture con fermezza contro la testa degli stessi (Figura 1c, in basso), questo è importante per ottenere una buona tenuta acustica. Ruotare auricolari in modo che i montanti verticali toccare il retro della traversa, lasciando spazio per la presa del connettore strip (Figura 2) di fronte alla posta. Colla messaggi di traversa con resina epossidica o acrilica. </li><li> Recovery. Consentire 24 ore per resina epossidica / acrilico per curare pienamente e uccelli di recuperare. Dopo il recupero, esaminare i fotogrammi per fare imbottiture sicuri formare una guarnizione stretta intorno condotti uditivi. Se il sigillo è allentato, imbottiture possono essere rimossi e sostituiti con quelli più grandi per migliorare la tenuta acustica. Rimuovere delicatamente viti utilizzando un 0.05 in (1,27 mm) chiave esagonale e togliere le cuffie dal telaio assemblato l&#39;uccello. </li></ol> 3. Montare Elettronica <ol><li> Realizzare adattatori altoparlanti. Fai adattatori altoparlantiinserendo una punta della pipetta (una punta di 5,2 cm di lunghezza con un diametro che si assottiglia da 5 mm a 1 mm) in un pezzo pezzo di cilindro in fibra di carbonio (utilizzare lo stesso ID 4 mm / 6 mm di diametro esterno cyinder stock come per gli auricolari, lunghezza del rottame cilindro non è importante), poi tagliare puntale 1 millimetro oltre l&#39;estremità del cilindro (Figura 2a). Rimuovere dal cilindro e tagliate in modo che la lunghezza totale della scheda è di 3 mm. </li><li> Collegare gli altoparlanti. A saldare 5 lunghezze cm di isolante 36 ga. filo ai terminali positivo e negativo di entrambi gli altoparlanti (fili verde e nero, rispettivamente, in figura 2d, e). Utilizzare un ohmmetro per verificare che nessuno dei terminali è in contatto elettrico con cassa metallica dell&#39;altoparlante. </li><li> Montare altoparlante / componente microfono. Epoxy una striscia di nastro (qualsiasi nastro isolante elettrico funziona) ad un lato di un altoparlante e il microfono cuffie epossidica sopra il nastro (Figura 2b). Saldare il cavo di massa del microfono al t negativoerminal l&#39;altoparlante (collegamento illustrato in nero nella figura 2e). </li><li> Epossidica sia l&#39;altoparlante e il microfono / altoparlante componente nella parte più larga di ogni adattatore (figura 2c, a destra). Sia l&#39;altoparlante e la porta microfono (solo) posizionabile all&#39;interno della pipetta. Assicurarsi che resina epossidica non ha per oggetto né di porta. </li><li> Inserire delicatamente adattatori nelle auricolari (Figura 2d, a destra). Colla ogni scheda alla sua auricolari con una piccola goccia di resina epossidica. </li><li> Realizzazione della morsettiera. Tagliare un segmento di nastro presa connettore composto da quattro terminali e inserire un segno di riferimento (punto bianco nella figura 2d) su un angolo del socket. Posizionare la striscia connettore vicino a uno dei montanti verticali. Saldare i cavi degli altoparlanti e del microfono ai pin nella configurazione mostrata in figura 2e. Con un ohmmetro per verificare la presenza di cortocircuiti sulla striscia connettore e riparare se necessario. Epossidica la striscia connettore al f cuffieRame. Avvolgere le strisce di nastro isolante o scotch intorno cavi scoperti per proteggere cavi e aggiungere sottile strato di resina epossidica sulla nastro termina per evitare sfilacciamento. Il peso finale delle cuffie (compresi telaio ed elettronica) deve essere 1,3-1,5 g. </li><li> Costruire un cavo flessibile di saldatura quattro lunghezze di 15 cm di isolante 36 ga. filo ad un segmento di intestazione striscia connettore composto da quattro terminali (Figura 3a). Inserire un segno di riferimento (punto bianco nella figura 3) in un angolo della testata per assicurarsi che il cavo sia collegato alla presa di corrente con l&#39;orientamento corretto. Fili Braid e piombo finale da fili di saldatura ad un adattatore che si inserisce in commutatore (Figura 3b). </li></ol> 4. Collegare Elettronica Cuffie all&#39;alimentazione e Attrezzatura per il trattamento del segnale <ol><li> Raccogliere, filtrare, pitch shift, e amplificare ingresso acustico. Appendere un microfono a condensatore omnidirezionale (&quot;mic Cage,&quot; Figura 4) direttamente unBove gabbia dell&#39;uccello. Preamplify e filtro passa-basso questo segnale (frequenza di taglio a 10 kHz per la canzone Finch) ed inserirlo nel Harmonizer (o altro in tempo reale il suono di elaborazione hardware). Utilizzare il modulo shifter piazzola nel Harmonizer per generare un segnale acustico spostato. Amplificare questo segnale e farlo (tramite il commutatore e cavo flessibile) al canale positivo sulla cuffia altoparlante (verde in figura 2e). </li><li> Fornire alimentazione al microfono telefoni. Collegare una batteria da 9V alla parete della cassa armonica degli uccelli. Collegare il terminale positivo della batteria al + V canale (rosso in figura 2e) tramite il commutatore e cavo flessibile, collegando il terminale negativo della batteria a una terra comune sulle apparecchiature di elaborazione del segnale. Collegare questo terreno comune per l&#39;altoparlante e microfono telefoni di terra (nero in figura 2e). </li><li> Calibrare Guadagno di feedback. Collegare le cuffie finiti i dadi esagonali sulla testa di uccello con 0-80 viti. Quando uccello inizia a cantare, rECORD tre canali di dati (gabbia mic / segnale unshifted, segnale spostato e mic telefoni) come mostrato in Figura 4. Esaminare il suono registrato dal microfono telefoni. Questo canale registrerà la sovrapposizione del feedback virtuale (riprodotto attraverso l&#39;altoparlante cuffie) e il canto degli uccelli reale &quot;perde&quot; direttamente nel telaio delle cuffie. Regolare l&#39;impostazione dell&#39;ampiezza di amplificatore diffusore (Figura 4) in modo che il feedback uditivo virtuale è di 15-20 dB più alto rispetto diretta / perdita del segnale. Notare che aumentando l&#39;ampiezza oltre questa soglia può causare l&#39;emorragia segnale virtuale attraverso le cuffie ed essere captati dal microfono gabbia, con conseguente distorsione feedback. Un esempio di un sistema ben calibrato (in cui il segnale registrato dal microfono cuffie è dominato dal segnale sfasata piuttosto che il segnale diretto / perdite) è mostrato in Figura 5. In questo caso, il segnale registrato attraverso il microfono delle cuffie (figura 5a<html> , A destra) è dominato dalla sfasata segnale (anziché vocalizzazione naturale degli uccelli), come mostrato nello spettro di potenza esempio nella figura 5b. </li><li> Monitorare le prestazioni del sistema. Controllare le cuffie due volte al giorno per essere sicuri che entrambi gli altoparlanti e il microfono funzionano correttamente. Notare che il microfono cuffie monitora solo uno degli altoparlanti. Per testare l&#39;altro altoparlante, toccare il microfono mentre si tiene la gabbia non monitorati altoparlante accanto al tuo orecchio - si sente un ticchettio se non monitorata altoparlante è in funzione. Un altro controllo consigliato è quello di scollegare la fonte di alimentazione e segnale in uscita dal microfono telefono e usare un ohmetro per misurare la resistenza attraverso gli altoparlanti (nero e verde in figura 2e). Quando entrambi siano collegati, questa sarà la metà della resistenza attraverso un altoparlante poiché altoparlanti sono collegati in parallelo. </li></ol> 5. Una nota sul costo dei materiali nt &quot;&gt; Con due eccezioni, tutti gli elementi elencati nella tabella dei materiali sono relativamente poco costoso (a meno di qualche centinaio di dollari americani). Le componenti più costosi sono il commutatore e il Harmonizer elencati nella tabella, che ciascuno di costo 2000 dollari USA o più. Prendiamo atto che le versioni meno costose di entrambi i prodotti possono essere disponibili da produttori diversi da quelli elencati (anche se non li abbiamo testato) e potrebbe permettere ai ricercatori di implementare questo protocollo a un costo inferiore.

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F., Ghez, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Independent+learning+of+internal+models+for+kinematic+and+dynamic+control+of+reaching.">Independent learning of internal models for kinematic and dynamic control of reaching.</a> Nature Neuroscience. 2, 1026-1031 (1999).</li><li>Chen, S. H., Liu, H., Xu, Y., Larson, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voice+F0+responses+to+pitch-shifted+voice+feedback+during+English+speech.">Voice F0 responses to pitch-shifted voice feedback during English speech.</a> J. Acoust. Soc. Am. 121, 1157-1163 (2007).</li><li>Houde, J. F., Jordan, M. 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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Il protocollo qui presentato permette di manipolare lo sperimentatore feedback uditivo nel canto degli uccelli. La costruzione leggera consente manipolazioni tali da sostenere per lunghi periodi, e gli uccelli canteranno prolifico mentre indossa le cuffie per un mese o più. Anche se alcuni uccelli canori canterà per tutto il tempo a 10 settimane che indossa le cuffie, in alcuni casi la quantità di canto comincia a declinare dopo ~ 5 settimane di utilizzo. Per questo motivo, di solito limitare gli esperimenti a 4 settimane. Nella nostra esperienza, ogni uccello canoro dotato di cuffie ci si può aspettare per cantare 100 + attacchi canzone al giorno (e, a volte molto di più). Pertanto, se opportunamente impiegato, il sistema offre una cuffia quasi il 100% di successo (se il successo è definito dalla acquisizione dei dati dal canto degli uccelli). Inoltre, dopo aver completato un esperimento di apprendimento le cuffie può essere rimosso e successivamente riattaccato per l&#39;ulteriore raccolta di dati. A condizione che l&#39;animale è in buona salute generale reatta<html> chment può avvenire in qualsiasi momento. Un fattore determinante di successo è ridurre al minimo il peso e ottimizzando il comfort delle cuffie. Durante la costruzione, occorre prestare attenzione per ridurre al minimo la quantità di resina epossidica o acrilica dentale usato come adesivo in eccesso aumenta il peso complessivo della apparecchiatura e potenzialmente ridurre la propensione degli uccelli cantare. Inoltre, alcuni giorni dopo il collegamento delle cuffie, l&#39;apparecchio deve essere brevemente rimosso per verificare che la pelle intorno al canale uditivo non è diventato irritato per gli auricolari, che si possono verificare se gli auricolari sono troppo stretti. I canali auricolari dovrebbero apparire proprio come hanno fatto al momento di attacco cuffie (aperta e senza segni di arrossamento o gonfiore). In caso di irritazione, la pressione può essere alleviato riducendo lo spessore delle imbottiture. Fare attenzione che la schiuma indurita con resina epossidica essiccata non contatto con la pelle degli uccelli, in quanto questo sarà anche causare irritazione. <html> t &quot;&gt; E &#39;importante notare che, oltre al pitch shift selezionato dallo sperimentatore, feedback uditivo virtuale viene ritardata (di circa 10 msec, riflettendo la latenza di elaborazione del Harmonizer) e viene introdotta in una ampiezza superiore di uccello la feedback uditivo naturale (al fine di attutire il suono del canto naturale degli uccelli &quot;perdite&quot; nelle cuffie). Per questo motivo, gli esperimenti dovrebbe iniziare con un periodo di riferimento di diversi giorni in cui l&#39;uccello canta con le cuffie, ma con zero pitch shift 14, che permette l&#39;effetto del pitch shift essere isolato dalle variazioni vocali derivanti da altri fattori legati al paradigma delle cuffie. In pratica, le variazioni di tono canzone o l&#39;ampiezza sono raramente osservati quando gli uccelli prima iniziare a cantare con le cuffie in assenza di un pitch shift. Inoltre, abbiamo dimostrato che l&#39;esposizione prolungata al feedback fornito attraverso le cuffie unshifted non causa un cambiamento di tono canzone 14. contenuto &quot;&gt; Abbiamo già utilizzato questo disegno per dimostrare che in uccelli canori adulti, sia sposta verso l&#39;alto e verso il basso nella piazzola di feedback uditivo generare cambiamenti adattativi di intonazione vocale (ossia a cambiamenti di segno opposto allo spostamento feedback) 14. Compresi verso l&#39;alto e sposta verso il basso in ogni esperimento impiegando questo paradigma è importante perché un tale progetto può dimostrare che canzone cambia passo in risposta alle variazioni del passo di feedback uditivo (e non in risposta ai manufatti ritardo o ampiezza introdotte dalle cuffie). Inoltre, un forza di questo paradigma è che può essere utilizzato per introdurre manipolazioni uditive arbitrari. Harmonizer Il sistema può generare una varietà di perturbazioni in linea, ad esempio modificando l&#39;inviluppo di ampiezza o spettrale del segnale acustico. estendere la serie di manipolazioni oltre piazzola turni potrebbe quindi essere utilizzato per esaminare una serie di fenomeni di apprendimento vocali. Inoltre, il headphones potrebbero essere usati per fornire rumore bianco o altri segnali di rinforzo condizionali per guidare l&#39;apprendimento in singole sillabe 16. Infine, questo paradigma potrebbe in linea di principio essere impiegati in qualsiasi sistema di piccoli animali che si basa sul feedback uditivo durante comportamento vocale. Prendiamo atto che la nostra tecnica, che imita le manipolazioni feedback uditivo utilizzati per studiare il linguaggio umano 4-7, permette plasticità vocale di essere studiata in un modello animale fisiologicamente accessibile. La combinazione di studi comportamentali di correzione degli errori vocale con lesioni cerebrali, manipolazioni farmacologiche, o registrazioni neurali potrebbero essere utilizzati per rivelare come particolari circuiti neurali contribuire alla correzione degli errori in performance vocale.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente / materiale </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> Dadi esagonali </td><td> Amazon alimentazione </td><td> B000FMW43Y </td><td></td></tr><tr><td> 0-80 Viti, 1/8 &quot; </td><td> Amazon alimentazione </td><td> B000FN0JXK </td><td></td></tr><tr><td> 0.05 &quot;Chiave esagonale </td><td> Amazon alimentazione </td><td> B003GDISE8 </td><td></td></tr><tr><td> Cuffie altoparlanti </td><td> Digikey </td><td> 423-1113-ND </td><td></td></tr><tr><td> Cuffie microfono </td><td> Digikey </td><td> 423-1062-ND </td><td></td></tr><tr><td> Harmonizer </td><td> Sweetwater Suono </td><td> H7600</td><td></td></tr><tr><td> (Eventide H7600) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Striscia in fibra di carbonio, 1 x 3 mm </td><td> Hobby Lobby Internazionale </td><td> GXS1030 </td><td></td></tr><tr><td> Fibra di carbonio cilindro, 6 mm (OD) x 4 mm (ID) </td><td> Hobby Lobby Internazionale </td><td> GXT6040 </td><td></td></tr><tr><td> Filo </td><td> Cooner Wire &amp; Cable </td><td> NUF36-2550 </td><td></td></tr><tr><td> Connettore striscia di intestazione </td><td> Digikey </td><td> ED83100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Connettore striscia presa </td><td> Digikey </td><td> ED85100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Tappi per le orecchie in schiuma </td><td> AO DI SICUREZZA </td><td> 92050 </td><td></td></tr><tr> &lt;td&gt; &quot;buco 1/8 punzone </td><td> Paperwishes </td><td> 7260197000 </td><td></td></tr><tr><td> 1/4 &quot;fori </td><td> Paperwishes </td><td> 7260198000 </td><td></td></tr><tr><td> Pipetta suggerimenti </td><td> VWR </td><td> 89003-056 </td><td></td></tr><tr><td> Acrilico dentale </td><td> Maxcem </td><td> 33873 </td><td></td></tr><tr><td> 5 minuti a resina epossidica </td><td> Devcon </td><td> 14210 </td><td></td></tr><tr><td> Cage microfono </td><td> Contadino </td><td> B3P4FF05B </td><td></td></tr><tr><td> Microfono preamplificatore </td><td> M-audio </td><td> DMP3 </td><td></td></tr><tr><td> Altoparlante amplificatore (Crown D-45) </td><td> Sweetwater suono </td><td> D-45 </td><td></td></tr><tr><td> Filtro passa-basso </td><td> Krohn-Hite </td><td> FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1 </td><td></td></tr><tr><td> Commutatore </td><td> Libellula </td><td> SL-88-10 </td><td></td></tr><tr><td> Alligator clip di supporto </td><td> GC Electronics </td><td> 12-051 </td><td></td></tr><tr><td> Olio minerale </td><td> Sigma </td><td> M3516 </td><td></td></tr><tr><td> Dremel strumento </td><td> Dremel </td><td> 8200 </td><td></td></tr></tbody></table>

a lightweight, headphones-based system for manipulating auditory feedback in songbirds

Manipolazioni sperimentali di feedback sensoriale durante comportamento complesso hanno fornito preziose informazioni i calcoli alla base di controllo del motore e la plasticità sensomotoria 1. Coerentemente risultato sensoriale perturbazioni in variazioni compensative in uscita del motore, che riflettono i cambiamenti nel controllo del motore precomando che riducono l&#39;errore esperto feedback. Per quantificare in che modo diversi errori di feedback sensoriali influenzare il comportamento umano, studi precedenti hanno esplorato come i segnali visivi vengono utilizzati per ricalibrare movimenti del braccio 2,3 e il feedback uditivo viene utilizzato per modificare la produzione discorso 4-7. Il punto di forza di questo approccio si basa sulla capacità di imitare gli errori naturalistici nel comportamento, permettendo lo sperimentatore di osservare come gli errori di esperienza nella produzione vengono utilizzati per ricalibrare potenza del motore. Songbirds forniscono un ottimo modello animale per studiare le basi neurali del controllo motorio e plasticità 8,9 </sup&gt;. Il cervello songbird offre un circuito ben definito in cui le aree necessarie per l&#39;apprendimento canzone sono spazialmente separate da quelle richieste per la produzione di canzoni, e la registrazione neurale e studi sulle lesioni hanno compiuto progressi significativi nella comprensione di come le diverse aree cerebrali contribuiscono a comportamento vocale 9-12 . Tuttavia, la mancanza di un naturalistico di correzione degli errori paradigma - in cui è turbato un parametro acustico conosciuto dallo sperimentatore e poi corretto dal Songbird - ha reso difficile capire i calcoli alla base di apprendimento vocale o come diversi elementi del circuito neurale contribuire per la correzione di errori vocali 13. La tecnica qui descritta dà il controllo preciso sperimentatore troppi errori uditive feedback nel canto degli uccelli, che consente l&#39;introduzione di arbitrarie errori sensoriali che possono essere utilizzati per guidare l&#39;apprendimento vocale. Line suono apparecchiature per l&#39;elaborazione viene utilizzato per introdurre una perturbazione notol&#39;acustica della canzone, e un apparato miniaturizzato cuffie è utilizzato per sostituire dei feedback uditivo naturale di un uccello canoro con il segnale perturbato in tempo reale. Abbiamo utilizzato questo paradigma per perturbare la frequenza fondamentale (pitch) di feedback uditivo in uccelli canori adulti, fornendo la prima dimostrazione che gli uccelli adulti mantenere performance vocale con la correzione degli errori 14. Il presente protocollo può essere utilizzato per implementare una vasta gamma di perturbazioni di feedback sensoriali (inclusi ma non limitati a variazioni dell&#39;intonazione) per studiare le basi di calcolo e neurofisiologica di apprendimento vocale.

La figura 6 mostra un esperimento rappresentativo eseguita su un fringuello Bengalese adulto. In questo caso, il sistema di cuffie è stato utilizzato per aumentare il pitch di feedback uditivo di un semitono (un dodicesimo di ottava, con un circa il 6% di variazione di frequenza assoluta) per 16 giorni. Questa manipolazione ha comportato una riduzione graduale del passo di tutte le sillabe della canzone (linee colorate). Questo cambiamento di programma motorio vocale comportato una riduzione dell&#39;errore uditivo sperimentato dal bird (linea tratteggiata), dimostrando affidamento dell&#39;uccello sul feedback uditivo per correggere errori apparenti vocali. Quando il pitch shift è stato rimosso dopo il giorno 16, il pitch della canzone finalmente tornata ai livelli iniziali. I dati mostrati in figura 6 sono tipici in che riflettono adattamento incompleto. In questo caso, anche se il passo di feedback uditivo è stato spostato di 1,0 semitoni, l&#39;uccello ha cambiato il passo della sua canzone da solo circa 0,4 semitones. Tra le specie e dei sistemi, l&#39;adattamento incompleto è la norma quando il feedback virtuale viene usata per perturbare una singola modalità sensoriale 5,15, e nel paradigma attuale riflette probabilmente una dipendenza parziale nonauditory (ad esempio, propriocettiva) segnali come uccelli canori valutare le loro performance vocale in corso. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig1.jpg" /> Figura 1. Cuffie di montaggio telaio. un. Crossbar montaggio. Fissare le viti, traversa, dadi esagonali, siringhe e aghi (rosso) con colla epossidica (blu) come mostrato. Coprire la punta di ogni vite con olio minerale (verde) per evitare resina epossidica di legame con le viti. B. Montaggio Auricolare. Attaccare post, cilindro, e la schiuma pad (arancione) con resina epossidica. C. Montatura cuffie. Prima dell&#39;intervento, filo stereotax earbars (nero) tramite auricolari. Fissare traversa a cranio con resina epossidica o acrilica dentale (blu), quindi collegare auricolari per traversa con morsetti a coccodrillo per premere delicatamente i cuscinetti di gomma contro la testa degli stessi. d. sinistra, vista laterale che illustra il posizionamento di traversa e auricolari sulla testa uccello. Destra, vista laterale del dado esagonale attaccato al cranio dopo la cornice cuffie è stato rimosso staccando le viti. Scala in bar riguarda b per tutti i pannelli. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig2.jpg" /> Figura 2. Elettronica di montaggio. a. Fai un adattatore con l&#39;inserimento di una punta di pipetta in un pezzo pezzo di cilindro in fibra di carbonio e la punta della pipetta di taglio a misura. b. Utilizzando epossidica, colla un altoparlante e microfono cuffie insieme separati da un pezzo di nastro. C. Colla adattatore sulla diffusore (in figura) e altoparlante / microfono telefoni componente. D. Saldare i fili di altoparlanti e microfono cuffie a una striscia connettore socket e colla presa alla parte superiore del telaio cuffie. Punto bianco, segno di allineamento sul socket connettore strip. E. Schema che mostra le connessioni tra gli altoparlanti, cuffie, microfono e presa. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig3.jpg" /> Figura 3. Piombo montaggio. un. Fabbricare un cavo flessibile saldando quattro lunghezze 15 centimetri di filo per i perni su un lato di un header striscia connettore ed i fili treccia insieme. Saldare l&#39;altra estremità dei cavi di un adattatore per il collegamento collettore. Punto bianco, segno di allineamento sul colpo di testa striscia connettore. B. Inserire la spina nella presa di piombo striscia connettore cuffie per effettuare valutazioni alterata uditivo all&#39;altoparlante le cuffie, il potere del microfono delle cuffie, e registrare i segnali del microfono delle cuffie. Allineare punti su colpo di testa connettore strip e la presa per garantire la connettività corretta. Figura 4. Circuito di sintesi. Connettività sistema diagramma di flusso che riassume. I dati di tre canali di registrazione (1) il segnale dal microfono unshifted gabbia, (2) una copia del pitch-shifted segnale inviato agli altoparlanti cuffie, e (3) la forma d&#39;onda del suono registrato dal microfono cuffie. Preamp, preamplificatore microfonico, LPF, filtro passa-basso. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig5.jpg" /> Figura 5. Test del sistema. a. Spettrogrammi della registrazione di suoni sui tre canali di dati. Ogni canale dati mostrano tre sillabe canzone. Colore rappresenta il potere in ogni tempo e in frequenza acustica. B. Spettro di potenza al tempo indicato dalle linee verticali rosse in un. Si noti che i picchi nello spettro microfono cuffie (verde) corrispondono i picchi in the pitch-shifted (rosso) piuttosto che il unshifted (nero) del segnale, che indica che il suono raggiunge l&#39;orecchio degli uccelli è dominato dal feedback spostata. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig6.jpg" /> Figura 6. Utilizzando il sistema delle cuffie per guidare l&#39;apprendimento vocale. Correzione di errore vocale in un adulto bengalesi fringuello. Linee colorate mostrare i cambiamenti nel campo di sette sillabe diverse canzoni durante un periodo di 16 giorni (scatola grigia) in cui è stato utilizzato il sistema di cuffie di spostare l&#39;intonazione verso l&#39;alto feedback uditivo di un semitono. Solid linea nera, significa cambiamento di pitch in tutte le sillabe canzone. Tratteggiata linea nera mostra l&#39;errore medio passo sperimentato dal soggetto durante l&#39;epoca turno. Si noti che la variazione di tono canzone serve a ridurre l&#39;errore esperto passo. Dopo il turno di campo è stato riportato a zero il campo base giorno 17 si avvicina. Il giorno 24 le cuffie sono stati rimossi, epoi sostituito il giorno 46, in cui passo il tempo aveva ripreso al suo valore di base.

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A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds

Descriviamo la progettazione e l&#39;assemblaggio di cuffie miniaturizzati adatti per la sostituzione dei feedback uditivo naturale di un uccello canoro con un segnale acustico manipolato. In linea hardware di elaborazione del suono viene usato per manipolare l&#39;uscita canzone, introdurre in tempo reale gli errori di feedback uditivo tramite le cuffie, e guidare l&#39;apprendimento vocale motore.

Un leggero, Cuffie-based per la gestione di sistema feedback uditivo in Songbirds

Experimental manipulations of sensory feedback during complex behavior have provided valuable insights into the computations underlying motor control and ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.1K Views.  Emory University. Descriviamo la progettazione e l'assemblaggio di cuffie miniaturizzati adatti per la sostituzione dei feedback uditivo naturale di un uccello canoro con un segnale acustico manipolato. In linea hardware di elaborazione del suono viene usato per manipolare l'uscita canzone, introdurre in tempo reale gli errori di feedback uditivo tramite le cuffie, e guidare l'apprendimento vocale motore.