왼쪽 오른쪽에 적응을 연구 하는 방법 반대로 오디션

요약

좌우 반전된 오디션만 착용 할 수 있는 장치에 의해 달성에 적응을 조사 하는 프로토콜을 제안 하는 현재 연구 neuroimaging 사용 하 여, 인간에서 새로운 환경에의 적응력을 잠복 근무에 대 한 효과적인 도구가 될 수 있는 청각 도메인입니다.

초록

특이 한 감각 공간 소설 환경에 인간의 적응성의 메커니즘을 폭로 하는 효과적인 도구 중 하나입니다. 이전 연구의 대부분 사용 특별 한 안경 프리즘과 시각적 도메인에 특이 한 공간을 달성 하기 위해, 특별 한 청각 공간에 적응을 공부 방법론이 있다 아직 완벽 하 게 설치 될 것. 이 연구는 새로운 프로토콜을 설정, 유효성을 검사 하 고만 착용 할 수 있는 장치를 사용 하 여 좌우 반전된 입체 음향 시스템을 사용 하 여 왼쪽 오른쪽 적응 연구 neuroimaging의 도움으로 오디션을 반전 제안 합니다. 개별 음향 특성은 아직 구현 되지 않았습니다, unreversed 소리의 약간의 다른 일은 상대적으로 제어할 수 있지만, 생성 된 장치에서는 고성능 청력과 함께 360 ° 사운드 소스 지역화 약간 지연 특성입니다. 또한, 그것은 모바일 음악 플레이어 처럼 보이는 하 고 호기심을 흥분 제 또는 다른 개인의 주의 없이 일상 생활에 집중 하는 참가자를 수 있습니다. 이 프로토콜 적응 좌우 반전된 오디션, 공부에 대 한 유망한 방법론을 제공 하 고를 위한 효과적인 도구 체결 이후 적응의 효과 지 각, 행동, 및 신경 수준에서 성공적으로 검색 된, 인간의 청각 도메인에 새로운 환경에 적응성 잠복

서문

새로운 환경에 적응성 튼튼하게 어떤 상황에서 사는 인간을 위한 기본적인 기능 중 하나입니다. 인간에서 환경 적응성의 메커니즘을 잠복 근무에 대 한 하나의 효과적인 도구 기구에 의해 인위적으로 생산 되는 특이 한 감각 공간입니다. 이 주제를 다루는 연구의 대부분에 프리즘과 특별 한 안경은 사용 되었습니다 좌우 반전된 비전^1,2,3,,45 를 달성 또는 업-다운 반전된 비전^6,7. 또한, 몇 일 한 달 이상에서 같은 시각에 노출 지 각 및 행동 적응^1,2,3,,45, 를 계시 했다 ^{6 , 7} (예를 들어, 기능을 타고 자전거^2,,57). 또한, neuroimaging 기술, electroencephalography (뇌 파)¹, magnetoencephalography (멕)³, 기능 자기 공명 영상 (fMRI)²,^{등을 사용 하 여 뇌 활동의 정기적인 측정 4,,57}, 적응(예를 들어, 일방적인 시각적 자극^4, 에 대 한 양국의 시각 활성화 기본 신경 활동에 변경 사항을 감지 했습니다 ⁵). 비록 참가자의 모양을 어느 정도 이상 되 고 참가자의 안전을 유지 하기 위해 관찰자에 대 한 큰 관심 필요, 프리즘 반전된 비전 없이 정확한 3 차원 (3D) 영상 정보 제공 착용 할 수 있는 방식으로 모든 지연입니다. 따라서, 환경 적응성의 메커니즘을 잠복 근무에 대 한 방법론 시각적 도메인에 상대적으로 설정 됩니다.

1879 년에 톰슨 pseudophone, "공간의 음향 인식 생성 하는 환상에 의하여 양이 오디션의 법칙을 조사 하기 위한 장비"⁸의 개념을 제안 했다. 그러나, 시각적 경우^{1,2,3,,45,6,7}, 달리 몇 가지 시도 되었습니다 특별 하 적응 연구 청각 공간, 그리고 눈에 띄는 지식이 날짜에 취득 되었다 했다. 가상 청각 디스플레이^9,10을 개발의 오랜 역사에도 불구 하 고 3D 오디션을 제어 하기 위한 기구를 착용 할 수 있는 거의 개발 되었다. 따라서, 몇 가지 보고서만 좌우 반전된 오디션에 적응 시험. 전통적인 기구 구성의 한 쌍의 한 곡선 교차 되 고 참가자의 귀에 운하에에 삽입 된 트럼펫은 도리어 방식으로^11,12. 1928, 영 처음 보고 이들의 사용 트럼펫을 넘어 대부분 지속적으로 3 일 동안 그들을 입고 또는 좌우 반전된 오디션에 적응 테스트 85 h의 총. Willey 외. ¹² 일, 각각 3, 7, 및 8에 대 한 트럼펫을 입고 3 참가자에 적응 필적. 곡선된 트럼펫 쉽게 좌우 반전된 오디션을 제공 하지만 공간 정확도, wearability, 및 이상한 외관의 신뢰성에 문제가 있었다. 반전된 오디션에 대 한 더 많은 고급 장치는 왼쪽 및 오른쪽 머리/이어폰 및 마이크의 선은 반대로 연결된^13,14전자 시스템입니다. Ohtsubo 외. ¹³ 청각 반전 최초의 적 양이 헤드폰-마이크 고정된 앰프에 연결 된 하 고 그것의 성능 평가 사용 하 여 달성. 더 최근에, Hofman 외. ¹⁴ 십자가 완료--채널 보청기 그리고 각각 3 일에 3 주, 49 h에 대 한 에이즈를 입고 두 참가자에 적응 테스트. 비록이 연구 전면 청각 분야에서 사운드 소스 지역화의 높은 성능을 보고, 겹겹이 및 전기 장치의 잠재적인 지연에 사운드 소스 지역화 평가 하지 않았습니다. 특히 Hofman 외에 ' s 연구, 앞 머리 고정 상태에서 60 °와는 머리 없는 상태에서 알 수 없는 omniazimuth 성능 제안 앞 150 °는 보청기의 공간 성능 보장 했다. 또한, 노출 기간 너무 짧아 반전된 비전^2,,45의 더 긴 경우에 비해 적응에 관련 된 현상을 감지 될 수 있습니다. 이러한 연구의 neuroimaging 기법을 사용 하 여 뇌 활동을 측정 했습니다. 따라서, spatiotemporal 정확도, 짧은 노출 기간, 그리고 비-활용 neuroimaging 불확실성 좌우 반전된 오디션에 적응에 대 한 지식 제한 양과 보고서의 작은 수에 대 한 이유를 수 있습니다.

착용 할 수 있는 음향 기술의 최근 발전 덕분에 아오야마와 Kuriki¹⁵ 왼쪽 오른쪽 건설에 성공 3D 오디션을 최근 사용할 된 높은 omniazimuth 시스템을 달성만 착용 할 수 있는 장치를 사용 하 여 반전 spatiotemporal 정확도입니다. 또한, 장치를 사용 하 여 반전된 오디션에 약 1 개월 노출 멕 측정에 대 한 몇 가지 대표적인 결과 전시. 이 보고서를 바탕으로, 우리 설명,이 문서에 자세한 프로토콜 설정을 확인 하 고 시스템을 사용 하 고 왼쪽-오른쪽 적응 테스트 시스템 없이 주기적으로 수행 되는 neuroimaging의 도움으로 오디션 반전. 이 접근은 인간의 청각에 새로운 환경에 적응성을 잠복 근무에 대 한 효과적입니다.

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프로토콜

여기에 설명 된 모든 메서드는 도쿄 전기 대학의 윤리 위원회에 의해 승인 되었습니다. 모든 참가자에 대 한 동의 얻은 후 참가자는 프로토콜에 대 한 자세한 내용은.

1. 설치 왼쪽-오른쪽의 반대로 오디션 시스템

1. 참가자 없이 반전된 오디션 시스템의 설치
   1. 선형 펄스 코드 변조 (하십시오) 레코더, 양이 마이크, 그리고 양이 귀에 이어폰을 준비 합니다.
   2. 연결 왼쪽 및 오른쪽 라인 마이크의 crossly LPCM 레코더 좌우 반전된 아날로그 사운드 신호는 디지털화를. 또한, 반대로 디지털된 신호는 즉시 재생을 직선을 통해 이어폰의 왼쪽 및 오른쪽 라인 레코더에 연결 합니다.
      참고: 양이 이어폰으로 양이 이어폰 마이크를 채용 하는 경우 사용 하지 마십시오 이어폰 부품 마이크 부분을 통해 서 소리의 다른 일을 감소 시키기 위하여.
   3. 소리 교정 물자에 의해 마이크와 함께 약간의 절연 각 귀에 이어폰의 시체를 넣어 고 바람 소음 억제를 위한 전용된 바람막이 함께 마이크를 커버.
   4. LPCM 레코더에 충전용 배터리와 대용량 고속 메모리 카드를 삽입 하 고 그것을 켭니다. 녹음 조건 제대로 설정 방식으로 사운드 신호는 24 비트 깊이 96 kHz의 샘플링 레이트에서 LPCM 형식으로 메모리 카드에 기록 됩니다.
   5. 소형 가방에는 시스템의 시체를 놓습니다.
2. 참가자와 반전된 오디션 시스템의 설치
   1. 귀 운하에 단단히 반전된 오디션 시스템의 이어폰을 삽입 하는 참가자를 지시 합니다.
   2. 왼쪽 및 오른쪽 마이크에 대 한 라인을 분리 하 고 레코더에 직선을 통해 마이크의 지배적인 귀 쪽을 연결.
   3. 벗고 직접의 주관적인 음량 (일반) 수 있도록 레코더의 사운드 볼륨을 조정 하는 동안 반복적으로 시스템의 지배적인 귀에 넣어 참가자를 지시 하 고 간접 (반전) (최대한 가까이) 같은 소리.
   4. 뿐만 아니라, 비 지배적인 귀에 대 한 음량을 확인 하 고 모든 시스템의 라인을 다시 다시 연결.
   5. 참가자의 주머니에 있는 시스템을 배치, 참가자의 옷에 적절 하 게 얽히게 되 고에서 그들을 방지 하기 위해 코드를 수정 하 고 원치 않는 소음을 선택 합니다.

2. 유효성 검사는 왼쪽-오른쪽의 반대로 오디션 시스템

참고: 좌우 반전에 적응을 공부 하 고 실험에 관계 없이 좌우 반전된 오디션 시스템의 유효성을 검사 하려면 다음 단계를 수행 합니다.

1. 반전된 오디션 시스템의 사운드 소스 지역화의 유효성 검사
   1. 디지털 각도 각도기의 초기 방향을 무 반향 방 중앙에서 0 °로 정의 찾아 가상 원 가상 원 따라 2 미터 반경으로이 시점에서 중심으로 가정에서 175 °-180 °에서 모든 5 °에서 72 가능한 사운드 소스를 표시 한 시계 방향으로 방식으로, 그리고이 점에서 원의 중심을 향해 이동 평면 파 스피커 설정.
   2. 디지털 각도기의 디스플레이 기록 하 방의 센터 근처 비디오 카메라를 설정 합니다.
      참고: 끄는 디스플레이 끄는 시체와 함께 이동, 이후 비디오의 보기의 필드 이어야 한다 모든 가능한 영역을 커버 하기에 충분. 또한, 비디오 카메라는 참가자의 앉는 자세와 사운드 프레 젠 테이 션을 방해 하지 않는 위해 신중 하 게 배치 되어야 한다.
   3. 사운드 소스 지역화의 두 개의 세션에 대 한 준비: 첫 번째 세션에서 참가자 반전된 오디션 시스템에 넣어 되지 않습니다. 두 번째 세션에서 참가자는 (로 단계 1.2에서에서 설명) 시스템을 최대한 빨리 확인을, 교정 장비에.
   4. 편안 하 게 앉아 참가자 안내 및 원 방향 0 ° 소스를 소리가 나 고 시작 하는 실험에 대 한 대기의 센터에서 눈가리 개.
   5. 사운드 소스 지역화의 두 개의 세션을 수행 합니다. 두 세션에는 참가자 사용 인식된 소리 방향 표시를 끄는 머리를 이동 하지 않고 가능한 한 정확히.
   6. 각 세션에 대 한 시작 비디오 녹음 끄는, 및 사운드 소스에서 65 dB의 소리 압력 수준 (SPL)에서 현재 1000 Hz 소리의 각도 표시: 한 위치에서 소리는 임의로 다른 위치에서 소리에 모든 10 전환 같은 s는 방법은 각 위치 한 번 사용 됩니다.
      참고: 여기 우리가 사용 하 여 MATLAB Psychophysics 도구 상자^16,,1718와 함께. 이 도구는 일반적으로 소리를 제시 하는 데 사용 됩니다, 있지만 모든 신뢰할 수 있는 자극 소프트웨어 또한 사용할 수 있습니다.
   7. 각 세션 후 비디오 녹화를 중지 하 고 휴식을 취하는 충분 한 양의 시간에 대 한 참가자를 지시 합니다.
   8. 녹화 된 비디오에서 끄는 재판에 의해 재판 지 각도 읽었고 일반 및 실제에 대 한 반전된 조건 인식 각도 비교 하 여 반전된 오디션 시스템의 공간 성능 평가 각도 사운드 소스의 방향으로 정의 합니다.
2. 반전된 오디션 시스템의 지연의 유효성 검사
   1. 없는 참가자 들과 차분한 방에 책상에 반전된 오디션 시스템을 넣어.
   2. 왼쪽 마이크, 라인을 분리 하 고 평면 파 스피커와 왼쪽된 이어폰을 바로 마이크를 최대한 가까이 배치.
   3. 오른쪽 마이크를 통해 동시에 스피커에서 직접 (일반) 소리와 왼쪽된 이어폰에서 간접 (반전된) 소리를 녹음을 시작 합니다.
   4. 현재 1-ms 65 dB SPL에 적당 한 간 자극 간격을 가진 스피커에서 소리를 클릭합니다.
   5. 재판의 충분 한 수, 후 제시 하 고 소리 녹음을 중지 합니다.
   6. 시스템의 대칭 구성 확인, 오른쪽 이어폰과 왼쪽된 마이크를 사용 하 여 같은 단계를 반복 합니다.
   7. (예를 들면, MATLAB) 소프트웨어를 사용 하 여 녹음 된 사운드 데이터 읽기 및 해당 잠재적인 지연 통과 소요 시간에 의해 발생 하는 직접 (일반) 소리의 발병 타이밍 및 간접 (반전된) 소리 사이의 차이 평가 시스템에서 전기 경로입니다.

3. 왼쪽 오른쪽 적응 공부 반전 오디션

1. 반전된 오디션에 노출의 절차
   1. 반복적으로 그들의 권리를 언제 든 지 노출 종료의 참가자를 생각나 게 합니다.
      참고: 참가자 보고 질병 또는 관찰자는 참가자 어떤 이유에 대 한 노출을 종료 하 고 싶어 하는 어떤 표시 든 지 통지 하는 경우 최대한 빨리 노출을 중지 합니다.
   2. 여분의 충전식 배터리와 참가자가 언제 든 지 그들을 바꿀 수 있도록 대용량 고속 메모리 카드의 충분 한 수를 준비 합니다.
   3. 1.2 단계에 설명 된 대로 착용, 보정, 노출 기간 동안 스스로 반전된 오디션 시스템을 확인 하는 참가자를 지시 합니다. 참가자 각 중단 후 시스템을 착용 때마다 동일한 절차를 수행 합니다.
   4. 참가자가 착용 하는 동안 시스템 지속적으로 약 한 달 동안을 제외 하 고 수 면, 목욕, neuroimaging, 및 다른 긴급 시간 동안 일상 생활 활동을 수행 하도록 지시 합니다. 이러한 경우에서 시스템을 제거 하 고 즉시 적응의 복구를 방지 하기 위해 그들의 귀에 귀마개를 삽입 하는 참가자를 확인 합니다.
      참고: 참가자가 낮과 밤 모두 시스템을 착용에 이상적입니다, 하지만 그것은 좋습니다는 시스템 하지 동안 착용 자 고 각각 예기치 않은 시끄러운 소리와 전기 충격을 방지 하기 위해 목욕.
   5. 배터리 및 배터리 소모와 메모리 과잉, 정기적으로 하기 전에 메모리 카드를 각각 교체 합니다. 시스템을 제거 하 고 모든 소리를 생산 하지 않고 조용한 장소에서 신속 하 게 귀마개 바꿉니다.
   6. 참가자, 외부 드라이브를 이동 해야 할 때 차에 참가자 이동, 참가자를 동반 하거나 혼자 수행 하는 행위에 대 한 교통 안전 수단을 사용 하도록 요청.
      참고: 큰 주의 해야 하지 노출 기간 동안 참가자의 안전을 위태롭게 하기 위하여 연구원에 의해 특히 때 참가자가 밖에 서. 어떤 위험한 행동을 수행에서 참가자를 금지 합니다.
   7. 적응을 촉진 하기 위하여 관련 된 쇼핑몰 또는 두 개 이상의 사람들과 대화를 캠퍼스에 산책 같은 높은 청각 입력 상황을 경험 하는 참가자를 지시 하 고 3D 비디오를 재생 게임, 가능한 한 오래.
   8. 일기를 계속 지 각 및 행동 변화, 경험된 이벤트 참가자 통지 하는 것에 대 한 가능한 자주 관찰자에 게 주관적인 보고서를 제공 하 고 참가자를 지시 합니다.
   9. 대상 노출 기간 후 반전된 오디션 시스템을 벗고 참가자를 지시 합니다.
      참고: 또한 중요 하다 좌우 반전된 오디션에는 적응에서 복구 프로세스를 시험 하기 위하여 지 각 및 행동 변화에 대 한 후속.
2. Neuroimaging 반전된 오디션에 노출 중
   1. 참가자가 작업을 가능한 한 충분히 neuroimaging 실험 하는 동안 사용 됩니다 훈련 지시.
      1. 예를 들어, 참가자가 수행 하는 두 가지 조건에 선택적 반응 시간 작업, 호환와 호환 되지 않는¹⁵기차. 호환 상태 응답 즉시 오른쪽 검지 손가락으로 오른쪽 귀 소리에 왼쪽된 검지 손가락으로 왼쪽 귀 소리를 이루어져 있다. 호환 되지 않는 상태 응답 즉시 왼쪽된 검지 손가락으로 오른쪽 귀를 오른쪽 검지 손가락으로 왼쪽 귀 소리를 이루어져 있다.
      2. 65 dB SPL에서 1000 Hz 소리를 사용 하 여 0.1에 대 한 2.5-3.5 s pseudorandomly 귀 양쪽에 나타나는 간 자극 간격 s.
   2. 반전된 오디션에 노출 하기 전에 훈련된 작업 아래 neuroimaging 실험을 실시 합니다.
      1. 예를 들어 선택적 반응 시간 작업¹⁵왼쪽 및 오른쪽 손가락 응답으로 멕 또는 뇌 파 응답을 기록 합니다. 작업 두 호환 고 또는 적어도 30의 간 블록 간격으로 배열 된 두 개의 호환 되지 않는 블록 이루어져 있다 s, 그리고 플라스틱 귀에 튜브를 삽입된 이어폰을 통해 각 블록에 대 한 80 번을 표시 하는 소리와 함께.
         참고: 비록 122 채널 멕 시스템 아오야마와 Kuriki¹⁵에서 사용 되었다, 다중 채널 EEG 시스템 적합이 프로토콜 이기도 합니다.
      2. MEG/EEG 기록, 1 kHz와 0.03-200 Hz에서 아날로그 기록 통과 대역에서 샘플링 속도 설정 합니다.
   3. 반전된 오디션을 노출 약 1 개월 동안 실시 훈련된 작업 아래 neuroimaging 실험 반전된 오디션 시스템 없이 매주 사전 노출 실험 (단계 3.2.2)에서 정확 하 게 같은 방식으로.
      참고: 시스템은 직전 제거 하 고 각 실험 직후 넣어.
   4. 노출 후에 1 주 사전 노출 실험 (단계 3.2.2)으로 정확 하 게 같은 방식으로 훈련된 작업 아래 neuroimaging 실험을 실시 합니다.
   5. 전에, 하는 동안, 그리고 좌우 반전된 오디션에 노출 된 후 수집 된 데이터를 분석 합니다.
      1. 예를 들어 눈 관련 유물으로 오염 하는 신기를 거부 후 사전 자극 간격에서 오프셋을 제거 하 고 낮은 통과 40 Hz에서 필터링 설정 평균 MEG/EEG 데이터를 하기 전에 100 밀리초에서 500 밀리초에 대 한 사운드 발병 후는 자극-응답 호환와 호환 되지 않는 조건¹⁵.
      2. MNE 소프트웨어 패키지^19,20를 사용 하 여 예상 동적 통계 파라메트릭 지도 (dSPMs)와 두뇌 활동의 소스 대뇌 피 질의 표면 이미지에 겹쳐 뇌 활동의 농도 정량 최소 표준 평균된 데이터의 각 시간 포인트 (MNEs)를 견적 한다.
      3. 각 조건에 대 한 사운드 발병 후 계산 하는 단일 시험 0-평균 MEG/EEG 데이터에서 90에서 500 ms 청각 모터 기능 연결
         참고: 여기 우리가 사용 복수 그레인저 인과 도구 상자²¹MATLAB.
      4. 행동 데이터에 대 한 자극-응답 호환와 호환 되지 않는 조건에 대 한 평균 반응 시간을 계산 합니다.

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결과

여기에 표시 된 대표적인 결과 아오야마와 Kuriki¹⁵을 기반으로 합니다. 현재 프로토콜 좌우 반전된 오디션 높은 spatiotemporal 정확도 달성. 그림 1 에서는 사운드 소스 지역화 방향 360 ° 이상으로 전과 6 참가자에서 좌우 반전된 오디션 시스템 (그림 1A)에서 퍼 팅 후 즉시 코사인 유사성에 의해 표시 된 대로.

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토론

좌우 반전된 오디션에 적응 하는 인간의 소설 청각 환경에 적응성을 잠복 근무에 대 한 효과적인 도구로 공부를 위한 방법론을 확립 하기 위한 제안 된 프로토콜. 대표 결과 의해 입증, 건설된 기기 좌우 반전된 오디션 높은 spatiotemporal 정확도 달성. 이 프로토콜 360 º 사운드 소스에서 높은 성능이 반전된 오디션^11,12,,13<...

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자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
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/