비트의 청각 장애를 폭로 : 감지 리듬 장애를 누르면 동기화 손가락 및 지각 타이밍 작업에

요약

일반 인구에서의 지각과 감각 타이밍 능력의 평가를 허용 행동 작업 (즉, 비 음악가)되게됩니다. 손가락 청각 자극의 비트에 도청 리듬 부정 검출 동기화 리듬 장애를 폭로하는 수단을 제공합니다.

초록

일반 인구 (즉, 비 음악가)에서 지각과 감각 타이밍 능력을 평가하기위한 행동 일련의 작업은 이러한 비트 난청으로 발굴 리듬 장애, 목표로 여기에 표시됩니다. 비트의 난청은 청각 리듬 패턴이나 (음악 비트와 예) 청각 리듬 운동의 가난한 동기화 기간을 지각에서 성능 저하가 특징입니다. 이러한 작업은 간단하고 복잡한 청각 자극의 비트와 동일한 자극에 매립 리듬 요철 (anisochrony 검출 태스크)의 검지 손가락으로 탭핑 동기화를 포함한다. 관리하기 쉬운 이러한 테스트는, 다른 조건 하에서 지각과 감각 타이밍 능력 (예를 들면, 요금 및 청각 재의 종류 비트) 및 간단한 메트로놈에서 복잡한 범위, 동일한 청각 자극에 기반 양자의 평가를 포함 음악 발췌. 싱크 론의 분석태핑 집중식 데이터 동기화 정확도를 제공하는 신뢰성있는 수단 원형 통계 행한다 (예를 들어, 탭들의 타이밍 및 페이싱 자극의 타이밍 차이) 및 일관성. 데이터를 도청에 순환 통계는 특히 일반 인구의 개체 차이를 검출하기에 적합하다. 동기화 도청 및 anisochrony 감지 리듬 장애의 프로파일을 식별하기위한 중요한 조치를하며 겪었던 지각 타이밍 가난한 동기화의 사례를 밝히기 위해서 성공과 함께 사용되었다. 지각과 감각 타이밍이 체계적인 평가는 뇌 손상, 신경 퇴행성 질환 (예, 파킨슨 병), 발달 장애 (예를 들면, 주의력 결핍 과잉 행동 장애) 환자의 인구를 확장 할 수 있습니다.

서문

인간은 그들의 ^한 환경에서 발생하는 이벤트의 지속 기간을 처리시에 특히 효율적이다. 특히, (댄스 동기화 된 운동 예) 음악의 비트 또는 클록의 정규 티킹과 함께 이동하는 능력을인지 할 수있는 능력은 수신하지 못한 일반인 (즉, 개인에게에서 광범위 음악 교육) ^2,3. 이러한 능력은 대뇌 피질의 뇌 영역을 포함하는 복잡한 신경 네트워크에 의해 뒷받침된다 (예를 들어, 전 운동 피질과 보조 운동 영역) 및 기저핵과 소뇌 ^4-7로 피질 하 구조.

파킨슨 병 ⁽¹¹⁾ 환자에서 관찰이 네트워크와 결과의 가난한 시간 처리가 중단, 뇌 손상 ^8-10 또는 신경 변성에서 발생할 수 있습니다. B에 시간과 가난한 동기화하지만, 가난한 인식또한 뇌 손상이없는 건강한 개인에 나타낼 수있는 음악의 먹는다. 대다수 (음악, 등), 청각 인식 리듬과 박자에 이동을 동기화 할 수 있다는 사실에도 불구하고, 중요한 예외가있다. 일부 개인은 음악의 비트에 도청 자신의 몸의 움직임이나 손가락을 동기화의 주요 어려움이 다른 기간의 노트와 멜로디를 판별에 어려움을 보여주는, 가난한 비트 인식을 나타낼 수있다. 이 조건은 "청각 장애를 이길"또는 ^{"부정맥"2,12-14로} 언급되고있다. 예를 들어, 승리는 마티라는 난청 환자의 경우가보고 된 최근의 연구 ^(13)에서 설명되었다. 마티유는 리드미컬 한 곡의 비트 (예를 들어, 메렝게의 노래)에 수신 거부에 특히 부정확했다. 동기화는하지만 간단한 등시성 순서의 소리 (예를 들어, 메트로놈)에, 아직도 수 있었다. 가난한 동기화이었다실 음악의 평가 (MBEA) ^(15)의 몬트리올 배터리에 의해 계시, 가난한 비트 인식과 관련. 추가 작업에서는 마티유는 음악에 댄서의 움직임을 일치하도록 요청했다; 흥미롭게도, 마티유는 손상되지 피치 인식을 나타냈다.

절약 피치 인식과 비트 - 청각 장애인 개인의 빈약 한 리듬 인식과 가난한 동기화, 따라서 장애 격리에서 발생할 수있는 리듬 강력한 증거를 제공, 추가 연구 ^{2,12,14에서} 관찰되었다. 비트의 청각 장애는 선천성 실 음악 (즉, 톤 난청), 신경 발달 장애에 영향을주는 피치 인식 및 생산 ^{16 ~ 19의} 일반적인 설명에 따라서 구분된다. 흥미롭게도, 가난한 리듬 인식 및 생산 선천성 실 음악의 ^12,16,20 가난한 피치 가공과 공동 발생할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고,이 경우에는 열악한 리듬 인식은 피치의 변화를 인식하는 개인의 능력에 달려있다. 언제멜로디의 피치 변화는 선천성 amusics 성공적으로 리듬의 차이 ^(21)를 구별 할 수 있습니다, 제거됩니다.

중요 개인차가 비트 청각 장애에서 관찰되었다; 이 사실은 특히주의를 가치가있다. 대부분의 경우, 음악의 비트에 모두 리듬 인식과 동기가 부족한 ^{2,12-14이다;} 리듬 인식이 ^(2)를 절약 할 때 그러나, 가난한 동기화가 발생할 수 있습니다. 타이밍 도메인에서 지각과 행동 사이의 이러한 분리는 리듬 청각 자극의 다양한 (예를 들어, 메트로놈 음악) 및 (상이한 리듬 인식 작업 사용 동기 태핑 작업을 이용하여 도시 한 예, 다른 주 기간에 기초하여 멜로디 차별 리듬 시퀀스에서 isochrony 편차의 검출). 이 타이밍기구에 대하여 지각 작용의 가능한 분리를 가리 키므로 이러한 결과는 적합 각별의 이전 피치 처리 ^{17,22-25에서} 관찰. 또한 dissociations는 자극의 복잡성 ^2에 따라 강조했다. 그들은 여전히 간단한 등시성 시퀀스 정확하고 일관된 동기화를 보였다 대부분의 가난한 싱크로 나이저, 복잡한 자극 (예를 들어, 음악 또는 음악에서 파생 된 진폭 변조 잡음) 선택적 어려움을 전시; 다른 불량한 싱크로 반대 패턴을 보였다. 요약하면, 이들 결과는 검출 될 태스크 민감한 세트가 필요한, (예를 들면, 피치 (pitch) ^{(25), (26)} 처리와 같은 음악의 다른 영역에서 관찰 된 바와 같이) 일반인 장애 타이밍 표현형 다양한 것이다 나타내는 수렴. 리듬 장애의 패턴을 특성화하는 타이밍 시스템에 오동작이하는 특정 메커니즘을 밝혀 것이 특히 관련이있다.

여기에 도시 된 방법의 목적은 될 수있는 작업들의 세트를 제공하는 것이다일반 인구에서 비트 난청의 경우를 발견하고 타이밍 장애의 다른 아형을 감지하는 데 사용 (예를 들어, 감각 타이밍과 리듬 자극 특정 클래스의 대 지각에 영향). 감각 타이밍 능력은 대부분 청각 물질로 손가락 태핑 작업을 사용하여 조사되었다. 참가자는 같은 톤 동일하게 (동기화 누르거나 진행 작업 ^{27 ~ 29} 년, 즉) 시간 또는 음악을 간격의 순서에 관해서는 청각 자극과 동시성에 자신의 검지 손가락을 눌러하라는 메시지가 표시됩니다. 상당한 노력 모델링 ^29-32의 원천이되어 인기있는 또 다른 패러다임은, 참가자가 소리가 중단 된 이후 메트로놈 의해 제공된 레이트에서 탭핑 계속하는 동기 연속 패러다임이다. 리듬 인식은 '짧은'와 & #에 기간을 비교, 즉 지속 차별, 추정, 양분 (이르기까지 다양한 작업으로 연구되고있다39; 긴 '표준) 및 anisochrony 검출 (즉, (비트 정렬 작업에 등시성 시퀀스 내 취향이 독특 간격)이 있는지 여부를 결정 즉, 음악에 중첩 메트로놈 박자에 일치 여부를 검출) ^{1, 2 , 20,33,34.} 대부분의 연구는, 시간의 인식에 초점을 맞춘 생산 독립적으로 테스트 한 감각 타이밍을 이길 수있다. 그러나, 이러한 다른 작업이 다소 서로 다른 능력 (감각 타이밍 대 지각 비트 기반 타이밍 비교 예 간격 타이밍) 동일한 타이밍기구의 작동과 관련된 신경 회로를 반영하지 않는 참조 가능성이있다. 이 문제는 지각과 감각 타이밍 능력을 모두 평가 작업을 최근에 제안 된 배터리를 사용하여 회피 할 수있다. 이 배터리는 연구자 개인의 타이밍 능력의 철저한 프로필을 얻을 수 있습니다. 이러한 배터리의 예는에받을정렬 테스트 (BAT) ^(34), 배터리 청각 감각 운동의 평가에 대한 능력 (BAASTA) ^{35 타이밍,} 그리고 하버드 대학 평가 시험 (H-BAT) ³⁶ 비트. 이 배터리는 음악에서 등시성 시퀀스뿐만 아니라 지각 작업에 이르기까지 다양한 리듬 청각 자극의 다양한 작업을 눌러 구성 (예를 들어, 기간 차별, 음악의 비트에 메트로놈의 정렬의 탐지 및 anisochrony 감지). 모든 경우에, 음악 발췌 동일한 세트의 지각과 감각 작업에 사용 하였다.

이 논문에서는 기존의 연구 ^2에 나타낸 바와 같이, 비트 - 청각 장애인 개인과 가난한 싱크로 나이저에 리듬 장애의 패턴을 드러내는에 특히 효율적 일련의 작업을 보여줍니다. 이러한 작업은 시험의 더 큰 배터리, BAASTA ^(35)의 일부입니다. 감각 타이밍 능력이 간단한의 비트에 자신의 손가락을 눌러 참가자를 요청하여 시험 및복잡한 청각 적 자극 (예를 들면, 등시성 서열, 음악 및 음악 자극으로부터 유도 리듬 노이즈) ^{(27, 28).} 지각 타이밍은 anisochrony 탐지 작업 ^{2,20,33,37로} 시험한다. 등시성 톤의 세트가 제공된다. 어떤 경우에는, 색조 (예, 끝에서 두 번째) 중 하나는 조만간 청각 시퀀스의 구조를 기반으로 등시성 예상보다 제시된다. 참가자들은 isochrony에서 편차를 감지하라는 메시지가 표시됩니다. 이러한 감각 운동 리듬과 지각 태스크 장점은 모두 자극 서열 (대신 단일 지속 시간) 및 다른 자극의 복잡성을 수반한다는 것이다. 따라서, 이전의 증거를 기반으로, 이러한 작업은 비트 청각 장애와 가난한 동기화의 서로 다른 표현형을 발견하기 위해 최적의 조건을 제공합니다. 특별한주의를 동기화 데이터의 분석에 채택 된 기술에 지급됩니다. 이 기술은 원형 통계에 기반 접근법은 그 우리는 특히이다비트에 부정확하고 일관성이 동기화를 검사하는 LL-적합.

프로토콜

1. 동기화 작업

1. 악기의 제조 :
   1. 기존의 MIDI 인터페이스를 통해 컴퓨터에 표준 MIDI 타악기를 연결합니다.
      참고 : 데이터 수집은 MIDI 전자 타악기를 통해 실현된다. 장치는 모터 동기화 태스크 동안 손가락 탭들의 정확한 타이밍을 포착.
   2. 자극 프레 젠 테이션 및 응답 녹음을위한 전용 소프트웨어를 엽니 다.
      주 : 동기화 작업 (1 밀리 정밀도) MIDI 음악 악기 디지털 오디오 소재 데이터의 기록의 프리젠 테이션을 위해 표준 소프트웨어를 사용하여 구현된다.
2. 재료 및 절차 음 :
   1. 소프트웨어 인터페이스에서 세 가지 선택 중에서 동기화 작업에 사용되는 (등시성 시퀀스, 음악 및 음악 자극 표면파 봉투로부터 얻어진 진폭 변조 잡음)을 선택 페이싱 자극.
      참고 : ISOChronous 순서는 96 등시성 제시 톤 (기간 = 30 밀리 초)으로 구성되어있다. 음악적 자극이 96 비트 (비트 = 분 음표)를 포함 요한 스트라우스 라데츠 키 행진곡 (작품 번호 228)의 조각의 컴퓨터에서 생성 된 피아노 버전입니다. 세 가지 자극의 발췌 본 원고에 대한 추가 자료로 제공됩니다.
   2. 선택한 페이싱 자극에 대한 적절한 템포를 선택하고 소프트웨어 인터페이스에 표시된대로 (450, 600, 또는 750 밀리 초 온셋 간격 (IOI) / 간 비트 간격 (IBI)). 자극이 헤드폰으로 편안한 볼륨 레벨에서 전달되어 있는지 확인합니다.
   3. 컴퓨터 모니터 앞에 조용한 방에 앉아 참가자를 요청합니다.
   4. 등시성 시퀀스의 톤 또는 더 복잡한 자극 (음악이나 소음)의 음악 비트와 동시성 그녀 또는 그의 지배적 인 손의 검지 손가락을 사용하여 MIDI 타악기에 활용할 참가자를 요청합니다. participa 지시페이싱 자극과 동기화하는 동안 NT는 태핑 속도를 변경하지 않고, 규칙적으로 가능한 누릅니다.
   5. 탭의 자극 프리젠 테이션 및 녹화를 시작합니다.
   6. 지난 톤 또는 음악 비트를 제시 한 후 탭의 촬영을 완료합니다.
3. 데이터 분석 :
   주 : 원형 통계 ^{38, 39을} 사용하여 도청 동기화 태스크의 데이터를 분석한다. 이 방법은 특히 동기화 ^{데이터를 40, 41의} 분석에 적합하다; 또한, 순환 통계는 타이밍 능력의 개인차에 민감하기 때문에 가난한 동기화 ^2,40의 경우를 발견 할 수 있습니다. 아래에 설명 된 분석 절차는 매트랩 소프트웨어 (CircStat 도구 상자 ^(39)를 사용)를 사용하여 구현됩니다.
   1. BERENS ^39으로 표시된 절차에 따라, (0-360)에서 단위 원상의 각도로 페이싱 자극에 대하여 탭들의 변환 시간. 당량은 0 ° (360 °에서 연간)는 페이싱 자극 (즉, 소리 또는 음악 비트)의 발생 시간에 대응한다. [각도 (라디안) = 2 × π × (탭 / IOI 시간)] : 각 탭 시간에 대한 각도를 얻기 위해 다음과 같은 공식을 사용합니다. circ_rad2ang 기능 ^39도에 라디안으로 변환합니다.
   2. 단위 원의 도트 분포 탭핑 시험에서 얻어진 각 플롯. circ_plot 기능 ^(39)를 사용하여이 작업을 수행합니다. 플롯을 표시하는 함수의 인수로 라디안 각도를 제공합니다 (그림 1의 예 참조).
   3. 각 도청 시험의 경우, 평균 결과 벡터 R ^38,39,42 (그림 ¹ 참조) 계산하는 각도 (원에 도트)를 사용합니다. 각각 동기화 정확성과 일관성의 계산을 허용 circ_mean ^{39, 39} circ_r 기능을 사용합니다.
   4. 컴PUTE 동기화 정확도 (즉, 평균적으로 얼마나 멀리 참가자가 동기화 도청 재판에 도청 페이싱 자극에서) 벡터 R의 θ 각도에 해당합니다. circ_mean 기능 ^(39)를 사용합니다. 함수에 대한 인수로 라디안 각도를 제공합니다.
   5. circ_rtest 기능 ^(39)를 사용하여, 원 주변의 점의 분포가 무작위 여부를 평가하기 레일리 테스트 ^(43)에 도청 데이터를 제출합니다. 함수에 대한 인수로 라디안 각도를 제공합니다.
      주 : R 벡터 길이가 충분히 큰 경우 레일리 시험에서, 귀무 가설 (즉, 원형 균일 원 주위 임의로 분포 도트) 거부 (예,보다 큰 0.4)를 반환하여, 함께 소정의 위상 관계에 도청 참가자 기회가 위의 페이싱 자극에 대하여. 레일리 상당한 테스트 (즉,이 경우 DISTR 때만원 주위에 점 ibution 랜덤) 동기화 정확도가 제대로 해석 될 수 없습니다.
   6. 동기 일관성을 계산 (즉, 도청 페이싱 자극의 시간 사이의 편차의 변화) (0에서 1) 벡터 R의 길이에 대응한다. circ_r 기능 ^(39)를 사용합니다. 함수에 대한 인수로 라디안 각도를 제공합니다.
      주 : 모든 탭들의 전 또는 페이싱 자극 후 정확하게 동일한 시간 간격으로 발생할 때 일관성은 1이고; 탭 무작위 원 주위에 분산 될 때 일관성은 0입니다.
4. 그 각각의 평가 :
   참고 : 가난한 동기화 정확성이나 가난한 일관성의 사례를 밝히기 위해서 규범 그룹 또는 제어 그룹에 참가자의 성능을 비교한다. 이러한 비교를 수행하려면 singlims 컴퓨터 프로그래밍으로 구현 ⁴⁴ t -test 보정을 실행할m ( http://homepages.abdn.ac.uk/j.crawford/pages/dept/SingleCaseMethodsComputerPrograms.htm ).
   1. singlims 컴퓨터 프로그램을 엽니 다. 평균과 동기화 정확도의 SD 및 규범 또는 제어 그룹의 샘플 크기를 입력합니다. 참가자는 규범이나 컨트롤 그룹에 비교 될 때까지 동기화 정확도를 제공합니다. 수정 t의 - 테스트의 결과를 얻기 위해 "계산"버튼을 클릭합니다.
      참고 : 수정 t의 -test의 양측 확률이 아래 0.05 때 참가자는 규범이나 컨트롤 그룹보다 훨씬 가난한 수행.
   2. 평균과 규범 또는 제어 그룹의 동기화 일관성과 표본 크기의 SD를 입력합니다. 규범 또는 컨트롤 그룹에 비교하는 참가자의 동기화 일관성을 제공합니다.

2. 리듬 인식 작업 (Anisochrony 검출)

1. 악기의 제조 :
   1. anisochrony 검출 작업을 구현하기 위해 사용되는 컴퓨터 프로그램을 연다. 컴퓨터 키보드의 키가 제대로 참가자들의 대답을 기록하도록 설정되어 있는지 확인하십시오.
      참고 : 리듬 인식 작업이 행동 실험 (즉, 자극 프레 젠 테이션 및 행동 반응의 기록)을 실행하기위한 표준 소프트웨어를 사용하여 구현된다.
2. 재료 및 절차 음 :
   1. 소프트웨어 인터페이스로 표시된 바와 같이 자극 (등시성 자극하거나 또는 음악)을 선택한다. 선택한 자극의 적절한 템포 (450, 600, 또는 750 밀리 초 IOI / IBI)을 선택합니다. 자극이 편안한 볼륨 레벨에서 헤드폰을 통해 전달되어 있는지 확인합니다.
      주 : 자극이 동기화 태스크에서 사용되는 동일한 청각 재료에 기초한다. 각각의 자극 만 8 isochr를 포함onously 제시 톤 또는 그 대신 각각의 자극 유형에 대해 96의 음악 박자, "변화"버전 (시험의 50 %, N = 24)과 "변화 없음"버전 (시험의 50 %가 N = 24). 변화의 자극에서, 끝에서 두 번째 소리 또는 음악 비트는 이전 또는 이후 예상보다 이전 IOI를 / IBIS에 따라 (순서 IOI / IBI의 8, 12, 또는 16 %)가 발생합니다. 변화 없음 자극에서, IOI를 / IBIS 완전히 등시성 있습니다.
   2. 컴퓨터 모니터 앞에 조용한 방에 앉아있는 참가자를 지시, 자극 또는 비트 사이의 간격에 변화가 (즉, anisochrony가) 존재 여부, 프리젠 테이션 후, 자극하고 판사 들어요. 전체 시퀀스에 관심을 지불 할 참가자를 격려한다.
   3. 자극 프리젠 테이션을 시작합니다. 컴퓨터 키보드에 두 개의 키 중 하나 (즉, "변화"또는 "에 대한 다른 키에 대한 하나의 키 아니 - 눌러 응답하는 참가자에게 물어자극의 제시 후 "응답)을 변경합니다.
3. 데이터 분석 :
   주 : 변화의 각 레벨에서 변별력 지수 (D ')를 계산함으로써 리듬 인식 작업에서 얻은 데이터를 분석 (AT 8, 12, 16 IOI / IBI의 %) 및 각 IOI / IBI 대. anisochronies에 대한 민감도가 커 D '값이 높을.
   1. 행동 실험을 실행하는 데 사용되는 소프트웨어에 의해 출력 파일에 기록 주어진 자극에 대한 각 참가자가 얻은 응답을 (N = 48), 고려. 자극의 anisochrony 존재가 올바르게 검출되면 응답 수를 계산합니다. 조회수 속도를 계산한다 (즉, 변화의 자극 조회수의 수 / 수).
   2. 변화가 없을 때 참가자 자극 또는 비트 간격의 변경을보고 할 때 반응의 수를 계산. 노 짱의 거짓 경보를 계산 (FA) 속도 (즉,의 FA 번호 /GE의 자극).
   3. (결과 값이 (속도 또는 FA 속도) 조회수 = Z 점수) 결과 값 매트랩 기능을 사용하여, 조회수 속도와 FA 속도에 대한 Z의 -score을 계산합니다. 'D를 얻는 히트 율의 Z -score에서 FA 율의 Z -score을 뺀다.
4. 그 각각의 평가 :
   참고 : 가난한 리듬 인식의 경우를 발견 할 규범이나 컨트롤 그룹에 참가자의 성능을 비교한다. 동기화 태스크의 결과에 관해서는, singlims 컴퓨터 프로그램을 사용하여 t -test 보정을 수행한다.
   1. singlims 컴퓨터 프로그램을 엽니 다. 평균과 'D의 SD 및 규범 또는 제어 그룹의 샘플 크기를 입력합니다. 규범 또는 컨트롤 그룹에 비교하는 참가자에 대한 D '값을 제공합니다.
      참고 : 참가자 때 2 ~ 규범 또는 제어 그룹보다 훨씬 가난한 수행수정 t의 - 테스트의 꼬리 확률은 아래 0.05이다.

결과

상술 한 작업은 뮤지컬 ^2,34-36 훈련없이 개인 타이밍 능력을 특성화 성공 사용되어왔다. 비트 - ^난청이 최근에 대표적인 연구에서, 99 개의 비 음악가 (대학생)의 그룹은 두 개의 단순한 동기화 태스크를 사용하여 스크리닝 하였다. 참가자는 등시 순서와 (600 밀리의 IOI / IBI)와 함께 편안한 템포 음악 발췌 도청 자신의 손가락을 동기화. 참가자 10 명은 두 자극의 적어도 하나와, 특히 ?...

토론

설명 된 방법의 목적은 개인의 대다수의 타이밍 능력을 특성화하고 비트 난청 또는 불량한 동기화의 경우를 검출 작업 및 분석 전략들의 세트를 제공하는 것이다. 프로토콜의 중요한 단계는 1) 자극 프리젠 테이션과 손가락 도청 데이터의 수집에 사용되는 악기와 주제의 반응의 설정을 포함, 동기화 작업의 두 세트 (동기화 및 리듬 인식)를 사용하여 2) 데이터 수집, 3) 분석 원형 통계와 리듬 인식 ...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
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 interface to connect the MIDI instrument to the computer.