Name: a lightweight, headphones-based system for manipulating auditory feedback in songbirds
Uploaded: 2012-11-26T13:00:00
Duration: 10 min 13 s
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이 작품은 NINDS 5P30NS069250에 의해 지원되었다. 우리는 기술 지원을 위해 Diala Chehayeb, 제프리 심슨, 테일러 로젠 바움, 그리고 크리스토퍼 후버 감사드립니다.

헤드폰 시스템을 구현하는 네 개의 주요 단계로 구성되어 있습니다. 자세한 전자 (스피커와 소형화 마이크) 소장 헤드폰 프레임의 조립 아래 제 1 항. 제 2 프레임이 새에 첨부하는 방법에 대해 설명합니다. 제 3 항은 전자의 조립에 대해 설명합니다. 제 4 항은 전자가 사운드 프로세싱 및 데이터 수집 하드웨어 및 세부 시스템이 제대로 작동하는지 테스트하기위한 절차에 연결하는 방법을 설명합니다. 1. 헤드폰 프레임 제조 <ol><li> 크로스바와 earbuds을위한 탄소 섬유 구성 요소를 자른다. 다음 작품을 준비하는 드레 멜 도구를 절단 휠을 사용하여 : 1 크로스바 (1 × 3 밀리미터 탄소 섬유 스트립 3 ㎝) 이 수직 스트럿 (1 × 3 밀리미터 탄소 섬유 스트립의 1.5 cm) 이 earbuds (4 밀리미터 ID / 6mm OD 탄소 섬유 실린더 4 ㎜) </li><li> 크로스바를 조립. 크로스바의 중앙에 4.5 mm 떨어진 두 개의 작은 구멍을 뚫는다 ( <strong&gt; 그림 1a, 상위)는 1.4 mm 직경 비트를 사용합니다. 구멍은 0-80 나사를 수용 할 수있을만큼 충분히 단지 커야합니다. 구멍 불구하고이 0-80 나사를 삽입하고 헥스 너트를 첨부합니다. 주사기 바늘의 두 6mm 스트립을 (모든 작은 직경 바늘이 작동합니다) 잘라 플라이어 (바늘 스트립은 그림 1a에서 빨간색으로 표시)를 평평하게. 헥스 너트가 상단에 거짓말 때문에 위에 크로스바를 켭니다. 접착에서 에폭시을 방지하기 위해 진수 견과류에 나사의 끝은 각 나사의 끝에 미네랄 오일 한 방울을 (그림 1a에서 녹색으로 표시) 넣어. 헥스 너트의 상단에 두 개의 바늘 세그먼트를 배치합니다. 서로 에폭시 16 진수 견과류와 바늘 세그먼트 다루는 두 (그림 1a, 하단). 에폭시가 완전히 (24 시간) 치료 후, 두 개의 나사를 제거합니다. 두 개의 나사, 탄소 섬유의 3cm 길이 및 에폭시와 함께 접착이 헥스 너트, 2 바늘 세그먼트로 구성된 단일 작품 : 크로스바 단위는 4 개 구성 요소로 분리해야합니다. 크로스바 장치를 재 조립. &lt;/ 리&gt; <li> 폼 링을 제조. 거품 귀마개에서 거품 실린더를 잘라 (6.35 mm) 구멍 펀치에 1 / 4 사용하십시오. 6.35 mm (직경) 실린더에 의해 2mm (길이)를 항복 폼 실린더의 긴 축에 수직 절단하는 가위를 사용합니다. 그런 다음 폼 링을 (그림 1b에 주황색으로 표시) 형성 2mm 폼 실린더의 중심을 잘라 1 / 8 (3.175 mm) 구멍 펀치를 사용합니다. </li><li> earbuds를 조립. 그림 1b에 도시 된 바와 같이 탄소 섬유 실린더의 4mm 길이, 바닥에 접착제 수직의 스트럿 (탄소 섬유 스트립의 1.5 cm 길이)에 에폭시를 사용합니다. 에폭시가 경화되면, 접착제로 에폭시 소량의 실린더의 끝으로 폼 링 (그림 1b, 하단)을 사용합니다. 폼 반지는 새의 머리에 대한 휴식합니다. </li></ol> 2. 조류에 헤드폰 할 프레임을 첨부 <ol><li> stereotax를 준비합니다. 전에 수술에, (그림 1C 안쪽을 향해 발포 패드와 earbuds을 통해 stereotax의 earbars를 삽입 </str맨 위로 긴 사연&gt;). </li><li> 크로스바를 연결합니다. isoflurane 및 / 또는 케타민 플러스 midazolam을 사용하여 새를 마취. anesthetized 새가 닫힌 눈을 가지고 발가락 핀치에 응답해야합니다. stereotax에 새를 놓고 두피에 5~10밀리미터 절개를합니다. 절개는 중간 선을 따라 수와 두개골의 뒷면에있는 목 근육의 첨부 파일의 앞 지점 2mm에서 앞 연장해야합니다. 뼈 표면을 건조하는 70 % 에탄올로 노출 된 두개골을 만져 줘요. 이러한 크로스바를 게재 할 수 악어 클립 홀더를 사용하십시오 두개골 (그림 1C, D)의 상단에있는 에폭시 - 대상 헥스 너트의 휴식.에게 접착제의 진수 너트 아닌 크로스바 자체 만 감동주의하는 것 약간 크로스바와 접착제 진수 너트 (에폭시 또는 치과 아크릴 포함) 두개골에 올려. 이렇게하면 영구적으로 머리 (그림 1D)에 부착 만 헥스 너트를두고, 헤드폰을 (나사를 제거하여)를 제거 할 수 있습니다. </li><li> earbuds를 첨부하십시오. 슬라이드 earbuds 아론g 귀에 바 새의 머리 (그림 1C, 상단)에 대한 발포 패드의 휴식까지. 새의 머리 (그림 1C, 하단)에 대해 단단히 거품 패드를 눌러 귀에 바에서 악어 클립을 사용하여,이 좋은 음향 인감을 얻는 데 중요합니다. 수직 게시물은 게시물의 앞쪽에있는 커넥터 스트립 소켓 (그림 2)를위한 공간을 남겨두고 크로스바의 뒷면을 터치 있도록 earbuds를 회전 할 수 있습니다. 접착제 게시물 에폭시 또는 아크릴을 사용하여 크로스바합니다. </li><li> 복구. 에폭시 / 완벽하게 치료하기 위해 아크릴, 복구 할 수 조류 24 시간을 허용합니다. 복구 후 확인 폼 패드가 귀 운하 주변의 방수 밀봉을 형성하기 위해 프레임을 검사합니다. 실이 느슨 경우, 폼 패드는 음향 도장을 향상시키기 위해 더 큰 사람으로 제거하고 교체 할 수 있습니다. 부드럽게 (1.27 mm) 육각 렌치에 0.05를 사용하여 나사를 제거하고 새에서 조립 헤드폰 프레임을 제거합니다. </li></ol> 3. 전자 조립 <ol><li> 스피커 어댑터를 제조. 스피커 어댑터를 확인길이, 탄소 섬유 실린더의 스크랩 피스 (earbuds와 동일한 4mm의 ID / 6mm OD cyinder 주식을 사용에 pipet 팁을 (5m​​m에서 1mm에 tapers 직경 5.2 cm 길이 팁) 삽입하여 실린더 스크랩) 중요하지 않습니다, 다음 실린더 (그림 2A)의 끝을 지났습니다 pipet 팁 1mm를 잘라. 실린더에서 제거하고 어댑터의 총 길이가 3mm가되도록 잘라. </li><li> 스피커를 연결합니다. 절연 36 GA의 솔더 5cm 길이. 두 스피커의 긍정적이고 부정적인 터미널 (그림 2D, 전자에 각각 녹색과 검은 색 전선,)에 와이어. 어느 단말기가 스피커의 금속 케이스와 전기 접촉에 있는지 확인하기 위해 ohmmeter을 사용합니다. </li><li> 스피커 / 마이크 구성 요소를 조립. 에폭시 하나의 스피커와 에폭시 테이프의 상단 (그림 2B)에 헤드폰 마이크 중 하나를 옆으로 테이프 스트립 (모든 전기적으로 절연 테이프가 작동합니다.) 마이크에서 부정적인 t에 납땜 접지 와이어스피커 (연결 그림 2e에 검은 색으로 표시)에 erminal. </li><li> 에폭시 각 어댑터 (그림 2C, 오른쪽)의 넓은 끝으로 스피커와 스피커 / 마이크 구성 요소를 모두. 스피커 및 마이크 포트는 모두 (단지) pipet 내부 맞습니다. 에폭시 어느 포트를 포함하지 않습니다 있는지 확인하십시오. </li><li> 부드럽게 earbuds (그림 2D, 오른쪽)에 어댑터를 삽입합니다. 에폭시의 작은 방울과의 earbud에 접착제 각 어댑터를. </li><li> 커넥터 스트립을 제조. 네 터미널로 구성된 커넥터 스트립 소켓의 세그먼트를 잘라 소켓 중 하나를 모서리에 참조 부호 (그림 2D에 흰 점이)를 넣습니다. 수직 게시물 중 하나 근처의 커넥터 스트립을 배치합니다. 그림 2e에 표시된 구성의 핀에 납땜 스피커와 마이크 선을. 커넥터 스트립에서 단락을 확인하고 필요한 경우 복구를 ohmmeter을 사용합니다. 에폭시 헤드폰 F에 커넥터 스트립rame. 전선을 보호하기 위해 노출 전선 주위에 전기 또는 스카치 테이프의 스트립을 정리하고 테이프를 통해 에폭시의 얇은 층을 추가는 별을 이루는 물질을 방지하기 위해 종료됩니다. 헤드폰 (프레임 및 전자 포함)의 완성 무게는 1.3-1.5 g해야합니다. </li><li> 절연 36 GA의 납땜 네 15cm 길이의 유연한 리드를 구축합니다. 네 터미널 (그림 3A)으로 구성된 커넥터 스트립 헤더의 세그먼트에 와이어. 납이 올바른 방향으로 소켓에 연결되어 있는지 확인 할 수있는 헤더 중 하나를 모서리에 참조 부호 (그림 3의 흰색 점)를 배치합니다. 끈 와이어와 정류자 (그림 3B)에 연결 어댑터에 납땜 와이어로 마감 리드. </li></ol> 4. 전원 및 신호 처리 장비에 헤드폰 전자를 연결 <ol><li> , 필터, 피치 변화를 수집하고, 음향 입력을 증폭. 직접 전 방향 콘덴서 마이크를 ( &quot;케이지 마이크,&quot;그림 4) 기다려요새의 새장을 bove. Preamplify 및 로우 - 패스이 신호 (핀치 노래 10 kHz에서의 컷오프)과 Harmonizer (또는 다른 실시간 사운드 처리 하드웨어)에 입력을 필터링합니다. 이동 음향 신호를 생성 할 수 Harmonizer에있는 피치 시프터 모듈을 사용합니다. 스피커 헤드폰 (그림 2e 녹색)에 긍정적 인 채널이 신호 경로를 (정류자와 유연한 리드를 통해) 증폭. </li><li> 휴대 전화의 마이크에 전원을 제공합니다. 새의 soundbox의 벽에 9V 배터리를 연결합니다. 신호 처리 장비에 공통적으로 배터리의 단자를 연결하는 정류자와 유연한 리드를 통해 V + 채널 (그림 2e에서 빨간색)로 배터리의 긍정적 인 터미널을 연결합니다. 스피커 및 전화 마이크 지상 (그림 2e에 검은 색)이 공통 접지를 연결합니다. </li><li> 피드백 게인을 보정합니다. 0-80 나사를 사용하여 새의 머리에 진수 너트로 완성 된 헤드폰을 연결합니다. 새가, R 노래를 시작할 때그림 4와 같이 데이터의 ecord 세 채널 (케이지 마이크 / unshifted 신호, 신호 및 전화의 마이크를 이동). 전화의 마이크에서 기록 된 사운드를 검사합니다. 이 채널은 가상 의견 중첩를 기록합니다 (헤드폰 스피커를 통해 재생) 및 새의 실제 노래는 헤드폰 프레임에 직접 &quot;누수&quot;. 스피커 앰프의 진폭 설정 (그림 4) 조정 때문에 가상 청각 피드백이 누출 / 직접 신호보다 15-20데시벨 크게입니다. 이 임계 값 이상으로 진폭을 증가하면 헤드폰 및 피드백 왜곡의 결과로, 케이지 마이크에 의해 픽업되고를 통해 가상 신호 출혈이 발생할 수 있습니다. 잘 교정 시스템의 예는 (있는 헤드폰 마이크에 의해 기록 된 신호가 아니라 직접 / 누출 신호보다 피치 이동 신호에 의해 지배된다) 그림 5에 표시됩니다. 여기 신호는 헤드폰 마이크 (그림 5A을 통해 기록<html> 그림 5B에서 예를 들어 파워 스펙트럼에 도시 된 바와 같이, 오른쪽), 피치 이동 신호 (대신 새의 자연 발성 이상)에 의해 지배된다. </li><li> 시스템 성능을 모니터링합니다. 스피커와 마이크가 모두 제대로 작동하고 있는지 보장 할 두 번 매일 헤드폰을 확인합니다. 헤드폰 마이크는 스피커 중 하나를 모니터링합니다. 귀 옆에있는 비 모니터 스피커를 누른 상태에서 다른 스피커를 테스트하려면 케이지 마이크를 누르 - 비 모니터 스피커가 작동하는 경우 당신은 클릭 소리를 듣게됩니다. 또 다른 추천 수표 전화 마이크에서 전원 및 신호 출력을 분리하고 스피커 (그림 2e에 검은 색과 녹색)에서 저항을 측정 할 ohmmeter를 사용하는 것입니다. 스피커가 병렬로 연결되어 있기 때문에 두 스피커가 연결되어있는 경우,이 하나의 스피커에서 저항의 절반 될 것입니다. </li></ol> 5. 재료의 비용에 대한 참고 NT는 &quot;&gt; 두 주목할만한 예외가, 재료의 표에 나와있는 모든 항목은 (백 이하 몇 미국 달러) 상대적으로 저렴한 있습니다. 가장 비용이 많이 드는 구성 요소가 정류자와 표에 나와있는 Harmonizer,되는 각각의 비용을 2,000 달러 이상. 우리 둘 다 항목의 저렴 버전이 나와있는 것보다 다른 제조업체에서 사용할 수있는 수 있습니다 (우리가 그들을 테스트하지 않은하지만)와 연구자들이 적은 비용으로이 프로토콜을 구현 할 수 있습니다.

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	<li>Shadmehr, R., Smith, M. A., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Error+correction,+sensory+prediction,+and+adaptation+in+motor+control.">Error correction, sensory prediction, and adaptation in motor control.</a> Annu. Rev. Neurosci. 33, 89-108 (2010).</li><li>Krakauer, J. W., Pine, Z. M., Ghilardi, M. 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=Learning+of+visuomotor+transformations+for+vectorial+planning+of+reaching+trajectories.">Learning of visuomotor transformations for vectorial planning of reaching trajectories.</a> J. Neurosci. 20, 8916-8924 (2000).</li><li>Krakauer, J. W., Ghilardi, M. 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. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+adaptation+in+speech+production.">Sensorimotor adaptation in speech production.</a> Science. 279, 1213-1216 (1998).</li><li>Jones, J. A., Munhall, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perceptual+calibration+of+F0+production:+evidence+from+feedback+perturbation.">Perceptual calibration of F0 production: evidence from feedback perturbation.</a> J. Acoust. Soc. Am. 108, 1246-1251 (2000).</li><li>Liu, H., 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=Effects+of+perturbation+magnitude+and+voice+F0+level+on+the+pitch-shift+reflex.">Effects of perturbation magnitude and voice F0 level on the pitch-shift reflex.</a> J. Acoust. Soc. Am. 122, 3671-3677 (2007).</li><li>Doupe, A. J., Kuhl, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birdsong+and+human+speech:+common+themes+and+mechanisms.">Birdsong and human speech: common themes and mechanisms.</a> Annu. Rev. Neurosci. 22, 567-631 (1999).</li><li>Mooney, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+mechanisms+for+learned+birdsong.">Neural mechanisms for learned birdsong.</a> Learn Mem. 16, 655-669 (2009).</li><li>Brainard, M. S., Doupe, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interruption+of+a+basal+ganglia-forebrain+circuit+prevents+plasticity+of+learned+vocalizations.">Interruption of a basal ganglia-forebrain circuit prevents plasticity of learned vocalizations.</a> Nature. 404, 762-766 (2000).</li><li>Chi, Z., Margoliash, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Precision+and+Temporal+Drift+in+Brain+and+Behavior+of+Zebra+Finch+Song.">Temporal Precision and Temporal Drift in Brain and Behavior of Zebra Finch Song.</a> Neuron. 32, 899-910 (2001).</li><li>Sober, S. J., Wohlgemuth, M. J., Brainard, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+contributions+to+acoustic+variation+in+birdsong.">Central contributions to acoustic variation in birdsong.</a> J. Neurosci. 28, 10370-10379 (2008).</li><li>Kao, M. H., Doupe, A. J., Brainard, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+an+avian+basal+ganglia-forebrain+circuit+to+real-time+modulation+of+song.">Contributions of an avian basal ganglia-forebrain circuit to real-time modulation of song.</a> Nature. 433, 638-643 (2005).</li><li>Sober, S. J., Brainard, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+birdsong+is+actively+maintained+by+error+correction.">Adult birdsong is actively maintained by error correction.</a> Nat. Neurosci. 12, 927-931 (2009).</li><li>Choe, C. S., Welch, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variables+affecting+the+intermanual+transfer+and+decay+of+prism+adaptation.">Variables affecting the intermanual transfer and decay of prism adaptation.</a> J. Exp. Psychol. 102, 1076-1084 (1974).</li><li>Tumer, E. C., Brainard, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+variability+enables+adaptive+plasticity+of+'crystallized'+adult+birdsong.">Performance variability enables adaptive plasticity of 'crystallized' adult birdsong.</a> Nature. 450, 1240-1244 (2007).</li></ol>

관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

여기에 제시된 프로토콜은 실험이 노래 조류의 청각 피드백을 조작 할 수 있습니다. 경량 구조는 조작이 오랜 기간 동안 지속 할 수 있으며, 한 달 이상 헤드폰을 착용하는 동안 새들은 prolifically 노래합니다. 일부 노래하는 새는는 헤드폰을 착용만큼 최대 10 주 동안 노래를 할 수 있지만, 경우에 노래의 양이 사용 ~ 5 주 후에 감소하기 시작한다. 이러한 이유로, 우리는 일반적으로 4 주가 실험을 제한 할 수 있습니다. 우리의 경험에서 헤드폰을 갖추고 모든 여자 가수는 100 노래 + 하루에 노래 승을 (때로는 훨씬 더) 기대할 수 있습니다. 제대로 고용 따라서, 헤드폰 시스템은 거의 100 % 성공률을 (성공은 노래 새의 데이터의 취득에 의해 정의되어있는 경우)를 제공합니다. 또한 하나의 학습 실험을 완료 한 후 헤드폰을 제거 할 수 있으며, 이후 추가로 데이터 수집을 위해 봉합. 동물이 좋은 일반적인 건강 reatta에있는 것을 제공<html> chment는 언제든지 개최 할 수 있습니다. 성공의 중요한 결정자는 무게를 최소화하고 헤드폰의 편안함을 최적화합니다. 건설하는 동안주의 에폭시 또는 장치의 전체 무게를 증가시키고 잠재적으로 노래하는 새의 의지를 줄일 수 초과 접착제로 사용 치과 아크릴의 양을 최소화하기 위해주의해야한다. 또한, 며칠 헤드폰을 연결 후 장치가 잠시 귀 운하 주변의 피부가 earbuds이 너무 작아 경우이 문제가 발생할 수 있습니다 earbuds에 의해 자극이되지되었는지 확인하기 위해 제거해야합니다. 귀 운하는 헤드폰 첨부 파일 (열려 염증이나 부기가없는 걸로 보아의 표지판이있는)의 시간에 사람들이했던 것처럼 나타납니다. 자극이 발생하면 압력이 폼 패드의 두께를 줄임으로써 해소 할 수 있습니다. 이 또한 자극의 원인이되므로, 건조 에폭시가 경화 해당 폼이 새의​​ 피부에 문의하지 않도록 조심해. <html> t &quot;&gt;은 실험에 의해 선정 된 피치 변화뿐만 아니라, 가상 청각 피드백도 지연 (~ 10 밀리 초에 의해, Harmonizer의 처리 지연을 반영)와 새의 것보다 더 큰 진폭에서 소개 되오니, 이용에 참고하는 것이 중요합니다 자연 청각 피드백 (새의 자연 노래가 헤드폰으로 &quot;누수&quot;의 소리를 들리지 않게하기 위해). 이러한 이유로, 실험 제로에 있지만있는 새가 헤드폰으로 노래하는 몇 가지 일 기준 기간으로 시작해야 새 처음이없는 상태에서 헤드폰으로 노래를 시작할 때 헤드폰 패러다임에 관련된 다른 요소에서 발생하는 보컬 변경으로부터 격리 할 피치 변화의 영향을 허용 피치 변화 14. 실제로는 노래 피치 나 진폭의 변화는 거의 관찰되지 않습니다 피치 변화의. 또한, 우리는 헤드폰을 통해 전달 unshifted 의견에 확장 노출 노래 피치 14 변경되지는 않습니다 것으로 나타났습니다. 내용 &quot;&gt; 우리는 이전에 성인 노래하는 새는에 청각 피드백의 피치에 모두 위로 아래로 교대는 보컬 피치의 적응 변화 (피드백 시프트에 로그인 맞은 편 즉, 변화) 14. 위로하고 두 포함을 생성하는 입증이 디자인을 사용했습니다 이러한 디자인은 청각 피드백 (아닌 헤드폰에 의해 도입 지연 또는 진폭 유물에 대응)의 피치의 변화에​​ 대한 응답으로 해당 노래 피치 변경 사항을 보여줄 수 있기 때문에이 패러다임을 고용하는 실험에서 하향 변화가 중요합니다. 또한, 이 패러다임의 핵심 장점은이 임의의 청각 조작을 소개하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. Harmonizer 시스템은 음향 신호의 진폭 또는 스펙트럼 봉투를 변경하여 예를 들어 온라인 섭동 다양한을 생성 할 수 있습니다. 피치 이외의 조작의 범위를 확대 교대 따라서 보컬 학습 현상의 다양한 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, hea은dphones은 개별 음절 16 학습을 유도 백색 잡음이나 다른 조건 강화 신호를 전달하는 데 사용할 수 있습니다. 마지막으로,이 패러다임은 원칙적으로 보컬 동작 중에 청각의 의견에 의존하는 작은 동물 시스템에서 사용될 수있다. 우리는 인간의 음성에게 4-7을 연구하는 데 사용 청각 피드백 조작을 모방 우리의 기술은, 보컬 소성은 생리 학적 접근 동물 모델에서 조사 할 수 있습니다 점에 유의하십시오. 뇌 병변, 약리 조작, 또는 신경 녹음과 보컬 오류 정정의 행동 연구를 결합하면 특정 신경 회로를 보컬 성능의 오류 수정에 기여하는 방법 나타 내기 위해 사용될 수있다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 재료의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 </td></tr><tr><td> 헥스 너트 </td><td> 아마존 공급 </td><td> B000FMW43Y </td><td></td></tr><tr><td> 0-80 나사, 1 / 8 &quot; </td><td> 아마존 공급 </td><td> B000FN0JXK </td><td></td></tr><tr><td> 0.05 &quot;주술 렌치 </td><td> 아마존 공급 </td><td> B003GDISE8 </td><td></td></tr><tr><td> 헤드폰 스피커 </td><td> Digikey </td><td> 423-1113-ND </td><td></td></tr><tr><td> 헤드폰 마이크 </td><td> Digikey </td><td> 423-1062-ND </td><td></td></tr><tr><td> Harmonizer </td><td> 스위트 사운드 </td><td> H7600</td><td></td></tr><tr><td> (황혼 H7600) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 탄소 섬유 스트립, 1 개 3mm </td><td> 취미 로비 국제 </td><td> GXS1030 </td><td></td></tr><tr><td> 탄소 섬유 실린더, 6 ㎜ (OD) × 4mm (ID) </td><td> 취미 로비 국제 </td><td> GXT6040 </td><td></td></tr><tr><td> 철사 </td><td> Cooner 와이어 및 케이블 </td><td> NUF36-2550 </td><td></td></tr><tr><td> 커넥터 스트립 헤더 </td><td> Digikey </td><td> ED83100-ND </td><td></td></tr><tr><td> 커넥터 스트립 소켓 </td><td> Digikey </td><td> ED85100-ND </td><td></td></tr><tr><td> 폼 귀마개 </td><td> AO 안전 </td><td> 92,050 </td><td></td></tr><tr> &lt;TD&gt; 1 / 8 &quot;구멍 펀치 </td><td> Paperwishes </td><td> 7260197000 </td><td></td></tr><tr><td> 1 / 4 &quot;구멍 펀치 </td><td> Paperwishes </td><td> 7260198000 </td><td></td></tr><tr><td> Pipet 팁 </td><td> VWR </td><td> 89003-056 </td><td></td></tr><tr><td> 치과 아크릴 </td><td> Maxcem </td><td> 33,873 </td><td></td></tr><tr><td> 5 분 에폭시 </td><td> Devcon </td><td> 14,210 </td><td></td></tr><tr><td> 케이지 마이크 </td><td> 촌뜨기 </td><td> B3P4FF05B </td><td></td></tr><tr><td> 마이크 프리 앰프 </td><td> M-오디오 </td><td> DMP3 </td><td></td></tr><tr><td> 스피커 앰프 (크라운 D-45) </td><td> 스위트 소리 </td><td> D-45 </td><td></td></tr><tr><td> 로우 패스 필터 </td><td> Krohn-hite </td><td> FMB3002AC, 3FS8SL-10kg-N1U1 </td><td></td></tr><tr><td> 정류기 </td><td> 잠자리 </td><td> SL-88-10 </td><td></td></tr><tr><td> 악어 클립 홀더 </td><td> GC 전자 </td><td> 12-051 </td><td></td></tr><tr><td> 미네랄 오일 </td><td> 시그마 </td><td> M3516 </td><td></td></tr><tr><td> 드레 멜 도구 </td><td> 드레 멜 </td><td> 8200 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

복잡한 동작 중에 감각 피드백 실험 조작은 모터 제어 및 sensorimotor의 소성 1 근간이 계산에 귀중한 통찰력을 제공하고 있습니다. 경험이 풍부한 피드백 오류를 줄일 피드 포워드 모터 제어의 변화를 반영 모터 출력의 보상 변화에 일관된 감각 섭동 결과. 다른 감각 피드백 오류가 인간 행동에 미치는 영향에 대해 정량화함으로써, 이전의 연구는 시각적 인 신호가 팔 움직임에게 2,3를 재조정하고 청각 피드백이 음성 생산 4-7을 수정하는 데 사용됩니다 사용하는 방법을 살펴 보았다. 이 방법의 장점은 실험이 생산에 경험이 오류는 모터 출력을 재 계산하는 데 사용하는 모습을 관찰 할 수 있도록 행동의 자연 오류를 모방 할 수있는 능력에 달려있다. 노래하는 새는는 sensorimotor 제어 및 소성 8,9의 신경 기초를 조사하기위한 뛰어난 동물 모델을 제공합니다 </sup&gt;. 여자 가수의 뇌는 노래 학습에 필요한 영역이 spatially 노래 제작에 필요한 사람들로부터 분리되며, 신경 녹음 및 병변 연구가 서로 다른 뇌 영역 9-12 보컬 행동에 기여하는 방법을 이해에 상당한 발전을 한있는 잘 정의 된 회로를 제공합니다 . 그러나, 자연 오류 정정 패러​​다임의 부족 - 알려진 음향 매개 변수가 실험에 의해 어리둥절하고 가수에 의해 수정되는이 - 어려운 보컬 학습의 기반이 계산이 얼마나 신경 회로의 서로 다른 요소가 기여를 이해 만들었습니다 보컬 오류 13 수정합니다. 여기에 설명 된 기술은 음성 학습을 유도하는 데 사용할 수있는 임의의 감각 오류의 도입을 허용, 노래 조류의 청각 피드백 오류를 통해 실험 정확한 제어 할 수 있습니다. 온라인 사운드 처리 장비에 알려진 섭동을 소개하는 데 사용됩니다노래, 그리고 소형화 헤드폰 장치의 음향은 실시간으로 어리둥절 신호 가수의 자연 청각 피드백을 대체하는 데 사용됩니다. 우리는 성인 새들이 오류 수정 14를 사용하여 보컬 성능을 유지하는 첫 번째 데모를 제공 성인 노래하는 새는에 청각 피드백의 기본 주파수 (피치)를 교란이 패러다임을 사용했습니다. 현재 프로토콜은 음성 학습의 계산과 neurophysiological 근거를 조사하는 감각 피드백 섭동 (포함하되 피치 변화에 국한되지)의 다양한 구현하는 데 사용할 수 있습니다.

그림 6은 어른 벵골의 핀치에서 수행 대표 실험을 보여줍니다. 여기서, 헤드폰 시스템는 16 일 하나의 반음 (절대 주파수에서 약 6 %의 변화를 나타내는 옥타브의 십이분의 일)에 의해 청각 피드백의 피치를 높이기 위해 사용되었다. 이 조작은 모든 노래 음절 (컬러 라인)의 피치이 점차적으로 감소하게되었습니다. 보컬 모터 프로그램에이 변경 사항은 명백한 보컬 오류를 해결하기 위해 청각 피드백에 새의 의존도를 보여주는 새 (점선)에 의해 경험 청각 오류의 감소하게되었습니다. 피치 변화가 일 16 후 제거되었을 때, 노래의 피치 결국 기본으로 돌아 왔습니다. 그림 6에 표시된 데이터는 사람들이 완전 적응을 반영한다는 점에서 전형적인 있습니다. 청각 피드백의 피치는 1.0 semitones에 의해 이동되었습니다하지만 여기, 새는 약 0.4 SEM에 의해 그의 노래의 피치를 변경itones. 종 및 시스템 전반, 불완전 적응 가상 의견은 하나의 감각 양상 5,15를 교란하는 데 사용되는 표준이며, 노래하는 새는이 지속적으로 보컬 실적을 평가로 현재 패러다임에 가능성이 nonauditory (예 : 고유 감각) 신호에서 부분 신뢰를 반영합니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig1.jpg" /> 1 그림. 헤드폰 프레임 어셈블리를. 가. 크로스바 조립. 그림과 같이 에폭시 접착제 (파란색)를 사용하여 나사, 크로스바, 헥스 너트, 그리고 주사기 바늘 (적색)를 연결합니다. 나사에 결합에서 에폭시을 방지하기 위해 미네랄 오일 각 나사의 끝 (녹색)을 다룹니다. 나. Earbud 어셈블리는. , 게시물을 첨부 실린더, 그리고 거품 패드 (오렌지) 에폭시와. 다. 피팅 헤드폰 프레임. 수술에 앞서, earbuds를 통해 스레드 stereotax earbars (검은 색). 에폭시 또는 치과 아크릴을 사용하여 두개골에 크로스바를 첨부 (파란색), 부드럽게 새의 머리에 대한 폼 패드를 눌러 악어 클립을 사용하여 크로스바에 earbuds를 첨부합니다. 라. 왼쪽 크로스바와 새의 머리에 earbuds의 위치를 보여주는 측면 전망을 제공합니다. 네, 헤드폰 프레임 후 두개골에 부착 된 헥스 너트 어셈블리의 측면보기는 나사를 분리하여 제거되었습니다. 모든 패널에 B와 관련된에서 스케일 바. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig2.jpg" /> 그림 2. 전자 조립체. 가. 탄소 섬유 실린더 및 길이에 절단 pipet 팁의 스크랩 조각에 pipet 팁을 삽입하여 어댑터를 확인합니다. B는. 에폭시, 접착제 하나의 스피커와 헤드폰 마이크를 사용하여 함께 테이프의 한 부분으로 구분합니다. C는. 접착제 스피커로 어댑터 (그림 참조), 스피커 / 휴대폰 마이크 구성 요소입니다. 라. 커넥터 스트립 s의 스피커와 헤드폰 마이크의 솔더 와이어헤드폰 프레임의 상단에 ocket 및 접착제는 소켓. 화이트 도트, 커넥터 스트립 소켓에 정렬 마크. 5. 스피커, 헤드폰 마이크,와 소켓 사이의 연결을 보여주는 배선 다이어그램. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig3.jpg" /> 그림 3. 어셈블리를 리드. 가. 커넥터 스트립 헤더와 함께 브레이드 와이어의 한쪽면에 핀에 전선의 납땜 네 15cm 길이에 의해 유연하게 리드를 제조. 정류자에 연결 어댑터 리드 와이어 솔더의 다른 쪽 끝. 화이트 도트, 커넥터 스트립 헤더에 정렬 마크. 나. 헤드폰 스피커, 전원 헤드폰 마이크를에 변경된 청각 피드백을 수행하고 헤드폰 마이크에서 신호를 기록하는 헤드폰에 커넥터 스트립 소켓에 플러그 리드. 올바른 연결을 위해 커넥터 스트립 헤더와 소켓에 점을 맞 춥니 다. 4 그림. 회로 요약. 흐름도 요약 시스템 연결. 세 데이터 채널 기록 (1) unshifted 케이지 마이크의 신호, (2) 헤드폰 스피커에 전송 피치 이동 신호, 및 헤드폰 마이크에 의해 기록 (3) 사운드 파형의 사본. 프리 앰프, 마이크 전치 증폭기, LPF, 로우 - 패스 필터. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig5.jpg" /> 그림 5. 시스템을 테스트합니다. 소리의. 스펙트럼은 세 데이터 채널에 기록. 각 데이터 채널은 세 노래 음절을 보여줍니다. 색상은 각 시간과 음향 주파수에서 전력을 나타냅니다. B는. 당시 파워 스펙트럼은의 수직 붉은 선으로 표시. 헤드폰 마이크 스펙트럼 (녹색)에있는 봉우리는 일에 봉우리와 일치합니다전자 피치 이동 (적색) 대신 새의 귀를 도달하는 소리가 이동 피드백에 의해 지배되고 있음을 나타냅니다 unshifted (검은 색) 신호보다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig6.jpg" /> 6 그림. 음성 학습을 유도 헤드폰 시스템을 사용합니다. 성인 벵골 핀치의 보컬 오류 정정이 있습니다. 컬러 라인이 헤드폰 시스템이 한 반음으로 청각 피드백 이상의 피치를 이동하는 데 사용되는 16 일 기간 (회색 상자) 중 일곱 가지 노래 음절의 피치의 변화를 보여줍니다. 고체 검은 선, 모든 노래 음절에서 피치 변화를 의미합니다. 점선 검은 선은 이동 시대 동안의 주제에 의해 경험 평균 피치 오류를 표시합니다. 노래 피치의 변화는 경험 피치 오차를 줄이기 위해 제공됩니다. 피치 변화는 하루에 17 피치 방식의 기준을 제로로 설정 한 후. 24에 헤드폰을 제거하고 있었는데다음 시간 피치는 기본 값으로 다시 복구 한되는 일 46,에 바꿀 수 있습니다.

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

우리는 조작 음향 신호 가수의 자연 청각 피드백을 대체하기에 적합 소형화 헤드폰의 디자인과 조립에 대해 설명합니다. 온라인 사운드 처리 하드웨어, 노래 출력을 조작하는 헤드폰을 통해 청각의 의견에 실시간으로 오류를 소개하고, 보컬 모터 학습을 유도하는 데 사용됩니다.

노래하는 새는에 청각 피드백을 조작하기위한 경량, 헤드폰 기반의 시스템

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

VisualEyes: A Modular Software System for Oculomotor Experimentation

VisualEyes : 안구 운동 실험을위한 모듈 형 소프트웨어 시스템

Eye movement studies have provided a strong foundation forming an understanding of how the brain acquires visual information in both the normal and ...

연구

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Efficient Derivation of Human Neuronal Progenitors and Neurons from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

작은 분자와 유도 Pluripotent 인간 배아 줄기 세포에서 인간의 연결을 Progenitors과 뉴런의 효율 유도

There is a large unfulfilled need for a clinically-suitable human neuronal cell source for repair or regeneration of the damaged central nervous system ...

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

여러인지 기능을 테스트 및 설치류에의 연결 활동을 녹음하기위한 완전 자동화된 고도 다목적 시스템

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Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

하이 필드의 fMRI를 사용하여 성인 고양이의 청각 피질의 기능적 이미징

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In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

설치류 중추 신경계의 생체 Optogenetic 자극

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

청각 신경의 자극 Optogenetic

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

깨어 마우스의 신경 활성 물질의 Microiontophoretic 응용 프로그램과 결합하여 신경 활동의 세포 외 기록

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

경두개 자기 자극을 통해 인간 모터 시스템의 기능적으로 특정신경 경로 측정 및 조작

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...