Name: a lightweight, headphones-based system for manipulating auditory feedback in songbirds
Uploaded: 2012-11-26T13:00:00
Duration: 10 min 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds at JoVE.com

Este trabalho foi financiado pelo NINDS 5P30NS069250. Agradecemos Diala Chehayeb, Jeffrey Simpson, Taylor Rosenbaum, e Christopher Hoover para assistência técnica.

Implementação do sistema de fones de ouvido é composto de quatro etapas principais. Seção 1 abaixo detalhes da montagem do quadro de fones de ouvido, que abriga o sistema eletrônico (alto-falantes e um microfone miniaturizado). A secção 2 descreve a forma como a armação está ligada à ave. Seção 3 descreve a montagem de componentes eletrônicos. Seção 4 explica como os eletrônicos estão ligados a hardware de processamento de som e de coleta de dados e detalhes de um procedimento para testar se o sistema está funcionando corretamente. 1. Fabricar Headphone Quadro <ol><li> Corte componentes de fibra de carbono para travessão e fones de ouvido. Utilize a roda de corte com uma ferramenta Dremel para preparar as seguintes peças: Uma barra transversal (3 cm de tira 1 3 milímetros de fibra de carbono x) 2 escoras verticais (1,5 cm de uma faixa de 3 milímetros de fibra de carbono x) 2 auriculares (4 mm, de 4 mm de diâmetro / 6 mm de diâmetro externo do cilindro de fibra de carbono) </li><li> Montar trave. Perfurar dois buracos pequenos 4,5 milímetros para além do centro da barra transversal ( <strong&gt; Figura 1a, no topo) usando um bit 1,4 mm de diâmetro. Furos devem ser grandes o suficiente para acomodar o parafuso 0-80. Insira dois parafusos 0-80 embora os buracos e anexar porcas. Corte duas tiras de 6 mm de agulha de seringa (qualquer agulha de pequeno diâmetro vai funcionar) e achatar com um alicate (tiras de agulhas mostrado em vermelho na Figura 1a). Vire a barra mais para que as porcas ficam no topo. Para evitar a colagem de epoxi a ponta dos parafusos para as porcas sextavadas colocar uma gota de óleo mineral (mostrado em verde na Figura 1A) na extremidade de cada parafuso. Coloque os dois segmentos de agulhas no topo das porcas. Porcas sextavadas epóxi para o outro e os segmentos de agulha, abrangendo tanto. (Figura 1a, inferior) Depois de epóxi esteja completamente curado (24 horas), remova os dois parafusos. A unidade de travessa deve separar-se em quatro componentes: dois parafusos, o comprimento de 3 cm de fibra de carbono, e de uma única peça composta por duas porcas hexagonais e dois segmentos de agulhas coladas com epoxy. Remontar unidade trave. &lt;/ Li&gt; <li> Fabricar anéis de espuma. Usar um 1/4 in (6.35 mm) de perfuração para cortar um cilindro de espuma a partir de um tampão de espuma. Utilize uma tesoura para cortar perpendicular ao longo eixo do cilindro de espuma dando origem a 2 mm (comprimento) por 6,35 mm (diâmetro) do cilindro. Em seguida, usar um furador 1/8 in (3,175 mm) para cortar o centro do cilindro de espuma de 2 mm, formando um anel de espuma (mostrado em laranja na Figura 1b). </li><li> Montar fones de ouvido. Use cola epoxi para escoras verticais (1,5 cm de comprimento de tira de fibra de carbono), com o comprimento do cilindro de 4mm de fibra de carbono, como mostrado na Figura 1b, de fundo. Quando epoxi endurecida, usar uma pequena quantidade de cola epoxi para o anel de espuma para a extremidade do cilindro (Figura 1b, parte inferior). O anel de espuma vai descansar contra a cabeça da ave. </li></ol> 2. Conecte fones de ouvido Quadro para Bird <ol><li> Prepare stereotax. Antes da cirurgia, através de inserção earbars stereotax earbuds com as almofadas de espuma virada para dentro (Figura 1c </strong&gt;, superior). </li><li> Anexar trave. Anestesiar o pássaro usando isoflurano e / ou cetamina mais midazolam. O pássaro anestesiado deve ter os olhos fechados e não responder às pitada pés. Coloque ave stereotax e fazer uma incisão no couro cabeludo 5-10 mm. A incisão deve ser ao longo da linha média anterior e estendem a partir de um milímetro ponto 2 anterior da fixação dos músculos do pescoço na parte posterior do crânio. Esfregar a cabeça exposta com etanol a 70%, para secar a superfície do osso. Usar um suporte para colocar jacaré barra transversal de tal modo que o epoxi-hex coberto resto porcas sobre o topo do crânio (Figura 1c, d). Levante a barra um pouco e cola as porcas sextavadas (com epóxi ou acrílico dental) para o crânio, tomando cuidado para que o adesivo toca apenas as porcas e não a trave em si. Isso permitirá que você para remover os fones de ouvido (removendo os parafusos), deixando apenas as porcas permanentemente ligados à cabeça (Figura 1d). </li><li> Anexar fones de ouvido. Deslize fones alonbares g de ouvido até resto de espuma almofadas contra a cabeça da ave (Figura 1c, superior). Use jacaré nas barras de ouvido para pressionar almofadas de espuma firmemente contra a cabeça da ave (Figura 1c, inferior), isso é importante para a obtenção de um isolamento acústico bom. Rodar de modo a que os auriculares postes verticais tocar a parte de trás da barra transversal, deixando espaço para a tomada de tira de ligação (Figura 2) em frente do posto. Mensagens de cola para trave usando epóxi ou acrílico. </li><li> Recuperação. Permitir 24 horas, para a epoxy / acrílico para curar completamente e de aves para se recuperar. Após a recuperação, examinar os quadros para fazer almofadas de espuma certeza formar um selo apertado em torno de canais auditivos. Se o selo estiver solto, almofadas de espuma podem ser removidos e substituídos por outros maiores para melhorar a vedação acústica. Remova cuidadosamente parafusos usando uma 0,05 em (1,27 mm) chave sextavada e remover montada estrutura fones de ouvido do pássaro. </li></ol> 3. Montar Eletrônica <ol><li> Fabricar placas de alto-falante. Faça adaptadores de alto-falantepor inserção de uma ponta de pipeta (a 5,2 cm de comprimento da ponta, com um diâmetro que se reduz de 5 mm a 1 mm) em um pedaço de cilindro de fibra de carbono (usar o mesmo ID 4 milímetros / 6 mm OD estoque cyinder como para as almofadas; comprimento da sucata cilindro não é importante), depois cortar a ponta da pipeta um milímetro para além da extremidade do cilindro (Figura 2a). Remover do cilindro e corte, de modo que o comprimento total da placa é de 3 mm. </li><li> Conecte alto-falantes. Solda 5 cm de comprimento de 36 ga isolado. fio para os terminais positivos e negativos de ambos os altifalantes (fios verdes e pretas, respectivamente, na Figura 2d, e). Usar um ohmímetro para verificar que nem o terminal está em contato elétrico com caixa de alto-falante de metal. </li><li> Montar orador / componente do microfone. Epóxi de uma tira de fita (a fita isolante vai funcionar) a um lado de um alto-falante e o microfone auscultadores epoxy na parte superior da fita (Figura 2b). Fio da solda terra do microfone para o t negativoerminal no alto-falante (conexão mostrado em preto na Figura 2e). </li><li> Epóxi alto-falante e do componente falante / microfone para o resto do final de cada adaptador (Figura 2c, direita). O alto-falante e porta microfone (apenas) se encaixam dentro da pipeta. Tenha certeza de que epóxi não cobre qualquer porta. </li><li> Insira com cuidado adaptadores para os fones de ouvido (Figura 2d, direita). Cole cada adaptador para seu fone com uma pequena gota de epóxi. </li><li> Fabricar tira conector. Cortar um segmento da régua de terminais alma, constituída por quatro terminais e colocar uma marca de referência (ponto branco na Figura 2-D) sobre um canto do encaixe. Posicione a fita conector perto de um dos postes verticais. Soldar os fios do altifalante e microfone para os pinos na configuração mostrada na Figura 2e. Usar um ohmímetro para verificar se há curto-circuitos na faixa de conector e reparar se necessário. Epóxi a tira conector para fones de ouvido do fRame. Enrole as tiras de fita isolante ou uísque em torno fios expostos para proteger os fios e adicionar fina camada de epóxi sobre fita termina para evitar o desfiamento. O peso final dos fones de ouvido (incluindo armação e eletrônica) deve ser 1,3-1,5 g. </li><li> Construir uma liderança flexível por solda quatro 15 cm de comprimento de 36 ga isolado. fio para um segmento de cabeçalho conector alma, constituída por quatro terminais (Figura 3a). Coloque uma marca de referência (ponto branco na Figura 3) em um canto do cabeçalho para garantir que a liderança está ligada à tomada na orientação correta. Fios da trança de chumbo e acabamento de solda por fios a um adaptador que se conecta ao comutador (Figura 3B). </li></ol> 4. Ligue Eletrônica Fones de energia e os equipamentos de processamento de sinal <ol><li> Coletar, filtrar, mudança de tom, e amplificar entrada acústica. Pendure um microfone condensador omnidirecional (&quot;mic Cage,&quot; Figura 4) diretamente umBové gaiola do pássaro. Preamplify e filtro passa-baixa este sinal (corte em 10 kHz para a canção do passarinho) e introduzi-la no Harmonizer (ou outro hardware de processamento de som em tempo real). Utilizar o módulo de pitch shifter no Harmonizer para gerar um sinal acústico deslocado. Amplificar o sinal e encaminhá-lo (através do comutador e condutor flexível) para o canal positivo sobre as colunas (auscultadores verde na Figura 2e). </li><li> Fornecer energia ao microfone telefones. Anexar uma bateria de 9V para a parede da caixa de ressonância da ave. Ligar o terminal positivo da bateria para o canal + V (vermelho na Figura 2e) através do comutador e condutor flexível, de ligação do terminal negativo da bateria de uma base comum no equipamento de processamento de sinal. Ligue este terreno comum para o alto-falante e microfone terreno telefones (preto na Figura 2e). </li><li> Calibrar ganho de realimentação. Conecte fones de ouvido acabados para as porcas na cabeça de pássaro com 0-80 parafusos. Quando a ave começa a cantar, rECORD três canais de dados (gaiola mic / sinal unshifted, deslocada do sinal, e os telefones mic), como mostrado na Figura 4. Examine o som gravado a partir do microfone telefones. Este canal irá gravar a superposição do feedback virtual (reproduzido no altifalante fones de ouvido) e canção real do pássaro &quot;vazamento&quot; directamente para o quadro fones de ouvido. Ajuste a definição da amplitude de amplificador alto-falante (Figura 4) para que o feedback auditivo virtual é 15-20 dB mais alto do que o sinal direto / vazamento. Note-se que o aumento da amplitude para além deste limite pode resultar no sinal de sangramento virtual através dos auscultadores e sendo captados pelo microfone gaiola, resultando em distorção de realimentação. Um exemplo de um sistema bem calibrado (em que o sinal gravado pelo microfone auscultadores é dominada pelo sinal de afinação deslocada em vez de o sinal directo / vazamento) é mostrado na Figura 5. Aqui, o sinal gravado através do microfone de ouvido (Figura 5a<html> , À direita) é dominada pelo sinal de afinação deslocada (em vez de vocalização natural do pássaro), como mostrado no exemplo do espectro de potência na figura 5b. </li><li> Monitorar o desempenho do sistema. Verifique fones de ouvido duas vezes por dia para garantir que ambos os altifalantes e do microfone estão funcionando corretamente. Note-se que o microfone fones monitora apenas um dos oradores. Para testar o outro orador, toque no microfone gaiola, mantendo o alto-falante não monitorado ao lado de seu ouvido - você vai ouvir um som de clique que o falante não-monitorado está funcionando. Outra verificação recomendada é a de desligar a fonte de alimentação e saída de sinal do microfone do telefone e usar um ohmímetro para medir a resistência entre os alto-falantes (preto e verde na Figura 2e). Quando ambos os alto-falantes são conectados, esta será a metade da resistência através de um único falante desde alto-falantes estão ligados em paralelo. </li></ol> 5. Uma nota sobre o custo dos materiais nt &quot;&gt; Com duas exceções notáveis, todos os itens listados na tabela de materiais são relativamente baratos (menos de algumas centenas de dólares americanos). Os componentes mais caros são o comutador eo Harmonizer listadas na Tabela, que o custo de cada 2.000 dólares ou mais. Notamos que as versões menos caras de ambos os itens podem estar disponíveis a partir de diferentes fabricantes do que os listados (embora não os testei) e pode permitir aos pesquisadores para implementar este protocolo a um custo menor.

<ol>
	<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>

Não há conflitos de interesse declarados.

O protocolo aqui apresentada permite ao experimentador manipular feedback auditivo em aves de canto. A construção leve permite tais manipulações de ser sustentada por longos períodos, e os pássaros vão cantar prolifically usando fones por um mês ou mais. Apesar de alguns pássaros vão cantar por até 10 semanas usando fones de ouvido, em alguns casos, a quantidade de canto começa a declinar após aproximadamente 5 semanas de uso. Por esta razão, nós normalmente limitar as experiências a 4 semanas. Na nossa experiência, cada songbird equipado com auscultadores pode ser esperado a cantar 100 + bouts canção por dia (e, por vezes, muito mais). Portanto, se adequadamente utilizado, o sistema de auscultadores oferece uma taxa de sucesso de quase 100% (se o sucesso é definida pela aquisição de dados a partir de aves canoras). Além disso, depois de completar uma experiência de aprendizagem dos auscultadores pode ser removido e recolocado em seguida para a recolha de dados adicional. Desde que o animal está em bom estado geral de saúde Reatta<html> chment pode ter lugar em qualquer momento. Um determinante importante do sucesso é minimizar o peso e otimizar o conforto dos fones de ouvido. Durante a construção, deve ser tomado cuidado para minimizar a quantidade de epóxi ou acrílico dental utilizado como adesivo em excesso irá aumentar o peso total do aparelho e, potencialmente, reduzir a disposição da ave cante. Além disso, vários dias depois de anexar os fones de ouvido, o aparelho deve ser removido rapidamente para verificar se a pele ao redor dos canais auditivos não se tornou irritado com os fones de ouvido, o que pode ocorrer se os fones de ouvido são muito apertadas. Os canais auditivos devem aparecer como fizeram na época de fones de ouvido acessório (aberta e sem sinais de vermelhidão ou inchaço). Se a irritação ocorre, a pressão pode ser aliviada através da redução da espessura das almofadas de espuma. Tome cuidado para garantir que a espuma endurecida por epóxi seca não entre em contato com a pele da ave, pois isso também irá causar irritação. <html> t &quot;&gt; É importante notar que, para além do deslocamento do passo seleccionado pelo experimentador, feedback auditivo virtual é também retardada (por ~ 10 ms, o que reflecte a latência de processamento do Harmonizer) e é introduzida a uma maior amplitude do que o da ave feedback auditivo natural (a fim de abafar o som da canção natural do pássaro &quot;vazando&quot; para os fones de ouvido). Por esta razão, os experimentos devem começar com um período inicial de vários dias em que o pássaro canta com os fones de ouvido, mas com zero mudança de tom 14, permitindo que o efeito da mudança de tom para ser isolado de alterações vocais decorrentes de outros fatores relacionados ao paradigma fones de ouvido. Na prática, as mudanças no campo da música ou amplitude raramente são observados quando os pássaros começam a cantar primeiro com fones de ouvido na ausência de um deslocamento. Além disso, mostramos que a exposição prolongada ao feedback unshifted entregue através de auscultadores não provoca uma alteração no campo de canto 14. conteúdo &quot;&gt; Nós já usou este projeto para demonstrar que, em pássaros adultos, ambos os turnos de subida e descida no campo de feedback auditivo gerar mudanças adaptativas em tom de voz (ou seja, alterações de sinal contrário, a mudança de opinião) 14. incluindo tanto para cima e deslocamentos para baixo em qualquer experiência empregando este paradigma é importante, porque uma tal concepção pode demonstrar que as mudanças de passo de música, em resposta a alterações na altura de realimentação auditiva (e não em resposta aos artefactos de atraso ou de amplitude, introduzidos pelos auscultadores). Além disso, um força-chave deste paradigma é que ele pode ser usado para introduzir manipulações auditivas arbitrárias. O sistema Harmonizer pode gerar uma grande variedade de perturbações em linha, por exemplo, alterando o envelope de amplitude ou espectral do sinal acústico. Alargar o leque de manipulações para além arremesso deslocamentos poderia, portanto, ser utilizado para examinar uma variedade de fenómenos de aprendizagem vocais. Além disso, o headphones pode ser utilizada para entregar um ruído branco ou outros sinais de reforço condicionais para conduzir a aprendizagem em sílabas individuais 16. Finalmente, este paradigma poderia, em princípio, ser empregado em qualquer sistema de animais de pequeno porte, que se baseia na avaliação audível durante o comportamento vocal. Notamos que a nossa técnica, que imita manipulações de feedback auditivo usados ​​para estudar a fala humana 4-7, permite plasticidade vocal a ser investigado em um modelo animal fisiologicamente acessível. Combinando estudos comportamentais de correção de erro vocal com lesões cerebrais, manipulações farmacológicas, ou gravações neural poderia ser usada para revelar como determinados circuitos neurais contribuir para a correção de erros no desempenho vocal.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente / Material </td><td> Companhia </td><td> Número de Catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> Porcas </td><td> Amazon oferta </td><td> B000FMW43Y </td><td></td></tr><tr><td> 0-80 Parafusos, 1/8 &quot; </td><td> Amazon oferta </td><td> B000FN0JXK </td><td></td></tr><tr><td> 0.05 &quot;chave de Hex </td><td> Amazon oferta </td><td> B003GDISE8 </td><td></td></tr><tr><td> Alto-falantes fones de ouvido </td><td> Digikey </td><td> 423-1113-ND </td><td></td></tr><tr><td> Microfone fones de ouvido </td><td> Digikey </td><td> 423-1062-ND </td><td></td></tr><tr><td> Harmonizer </td><td> Som Sweetwater </td><td> H7600</td><td></td></tr><tr><td> (Eventide H7600) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tira de fibra de carbono, 1 x 3 mm </td><td> Hobby Lobby Internacional </td><td> GXS1030 </td><td></td></tr><tr><td> Cilindro de fibra de carbono, 6 mm (OD) x 4 mm (ID) </td><td> Hobby Lobby Internacional </td><td> GXT6040 </td><td></td></tr><tr><td> Arame </td><td> Fio Cooner &amp; Cable </td><td> NUF36-2550 </td><td></td></tr><tr><td> Conector header tira </td><td> Digikey </td><td> ED83100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Conector tira tomada </td><td> Digikey </td><td> ED85100-ND </td><td></td></tr><tr><td> Protetores auditivos de espuma </td><td> AO DE SEGURANÇA </td><td> 92050 </td><td></td></tr><tr> &lt;td&gt; 1/8 &quot;buraco soco </td><td> Paperwishes </td><td> 7260197000 </td><td></td></tr><tr><td> 1/4 &quot;furos </td><td> Paperwishes </td><td> 7260198000 </td><td></td></tr><tr><td> Pontas de pipeta </td><td> VWR </td><td> 89003-056 </td><td></td></tr><tr><td> Acrílico dental </td><td> Maxcem </td><td> 33873 </td><td></td></tr><tr><td> 5 minutos-epoxi </td><td> Devcon </td><td> 14210 </td><td></td></tr><tr><td> Gaiola microfone </td><td> Compatriota </td><td> B3P4FF05B </td><td></td></tr><tr><td> Amplificador de microfone </td><td> M-audio </td><td> DMP3 </td><td></td></tr><tr><td> Speaker amplificador (Crown D-45) </td><td> Som Sweetwater </td><td> D-45 </td><td></td></tr><tr><td> Filtro passa-baixa </td><td> Krohn-hite </td><td> FMB3002AC, 3FS8SL-10kg N1U1 </td><td></td></tr><tr><td> Comutador </td><td> Libélula </td><td> SL-88-10 </td><td></td></tr><tr><td> Titular jacaré </td><td> GC Eletrônica </td><td> 12-051 </td><td></td></tr><tr><td> Óleo mineral </td><td> Sigma </td><td> M3516 </td><td></td></tr><tr><td> Ferramenta Dremel </td><td> Dremel </td><td> 8200 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

Manipulações experimentais de feedback sensorial durante complexo comportamento têm fornecido informações valiosas sobre os cálculos subjacentes controle motor e sensório-motor plasticidade 1. Consistente resultado perturbações sensoriais em mudanças compensatórias na saída do motor, que refletem mudanças no controle motor feedforward que reduzem o erro de feedback experiente. Ao quantificar quão diferentes erros de feedback sensorial afetam o comportamento humano, estudos prévios têm explorado como sinais visuais são usados ​​para calibrar os movimentos do braço 2,3 e feedback auditivo é usado para modificar a produção da fala 4-7. A vantagem desta abordagem baseia-se na capacidade de imitar erros naturalista de comportamento, permitindo que o experimentador observar como erros experientes na produção são utilizados para recalibrar saída do motor. Songbirds proporcionar um excelente modelo animal para investigar a base neural do controle sensório-motor e plasticidade 8,9 </sup&gt;. O cérebro songbird oferece um circuito bem definido em que as áreas necessárias para a aprendizagem do canto estão separadas espacialmente daquelas necessárias para a produção de música e gravação neural e estudos de lesões fizeram avanços significativos na compreensão de como diferentes áreas do cérebro contribuem para o comportamento vocal 9-12 . No entanto, a falta de um paradigma de correção de erros naturalista - no qual um parâmetro acústico conhecido é perturbado pelo experimentador e depois corrigida pela songbird - tornou difícil de entender os cálculos subjacentes à aprendizagem vocal ou como diferentes elementos do circuito neural contribuir para a correção de erros vocais 13. A técnica aqui descrita proporciona o controlo preciso sobre o experimentador erros auditivas feedback em aves canoras, permitindo a introdução de erros arbitrárias sensoriais que podem ser usados ​​para dirigir a aprendizagem vocal. Equipamento de processamento de som em linha é utilizada para introduzir uma perturbação conhecidaa acústica da canção, e um aparelho miniaturizado fones de ouvido é usado para substituir um feedback do Songbird auditiva natural com o sinal perturbado em tempo real. Temos utilizado esse paradigma para perturbar a freqüência fundamental (pitch) de feedback auditivo em pássaros canoros adultos, proporcionando a primeira demonstração de que aves adultas manter o desempenho vocal usando a correção de erro 14. O presente protocolo pode ser utilizado para implementar uma vasta gama de perturbações de feedback sensoriais (incluindo mas não se limitando a mudanças de passo) para investigar a base computacional e neurofisiológicos de aprendizagem vocal.

A Figura 6 mostra uma experiência representativa realizada em um finch Bengalin adulto. Aqui, o sistema de auscultadores foi usado para aumentar o campo de retorno auditivo por um semitom (1/12 de uma oitava, o que representa uma variação de cerca de 6% em frequência absoluta) durante 16 dias. Esta manipulação resultou em uma redução gradual da altura de todas as sílabas da canção (linhas coloridas). Esta alteração do programa de motor vocal resultou numa redução do erro auditivo experimentado pela ave (linha tracejada), o que demonstra a dependência da ave no feedback auditivo para corrigir erros aparentes vocais. Quando a mudança de tom foi removido após 16 dias, o tom da canção acabou retornando à linha de base. Os dados mostrados na Figura 6 são típicas na medida em que reflecte adaptação incompleta. Aqui, embora o tom de feedback auditivo foi desviado por 1,0 semitons, a ave mudou o tom de sua música por apenas cerca de 0,4 SEMitones. Entre espécies e sistemas, adaptação incompleta é a norma quando o feedback virtual é usado para perturbar uma única modalidade sensorial 5,15, e no paradigma atual provavelmente reflete uma dependência parcial em nonauditory (por exemplo, proprioceptiva) sinaliza como pássaros avaliar seu desempenho em curso vocal. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig1.jpg" /> Figura 1. Fones de ouvido de montagem de quadros. uma montagem. travessão. Fixe os parafusos, porcas, trave e agulhas de seringa (vermelho) usando adesivo epóxi (azul), como mostrado. Cobrir a ponta de cada um dos parafusos com óleo mineral (verde) para impedir a ligação da epóxi de parafusos. B. Earbud montagem. Anexar post, cilindro, e almofada de espuma (laranja) com epóxi. C. Quadro fones de montagem. Antes da cirurgia, rosca stereotax earbars (preto) através de fones de ouvido. Anexar travessão ao crânio usando epóxi ou acrílico dental (azul), em seguida, anexar a barra usando fones de ouvido jacaré para pressionar cuidadosamente as almofadas de espuma contra a cabeça da ave. d. esquerda, vista lateral ilustrando o posicionamento da barra e fones de ouvido na cabeça de pássaro. Direita, vista lateral do conjunto da porca hexagonal ligado ao crânio após o quadro headphones foi removido por retirar os parafusos. Barra de escala em pertence B para todos os painéis. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig2.jpg" /> Figura 2. Montagem eletrônica. um. Faça um adaptador através da inserção de uma ponta de pipeta em um pedaço de cilindro de fibra de carbono e pipeta de corte de comprimento. b. Usando epóxi, cola um alto-falante e microfone fones de ouvido juntos separados por um pedaço de fita. C. Cola adaptador para alto-falante (mostrado) e orador / telefones componente microfone. D. Soldar fios de alto-falantes e microfone fones de ouvido para uma tira de conector sde bolso e cola a tomada para a parte superior da estrutura de auscultadores. Ponto branco, marca de alinhamento conector do soquete tira. E. Esquema de ligação mostrando as conexões entre os falantes, fones de ouvido, microfone e tomada. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig3.jpg" /> Figura 3. Conduzir a montagem. um. Fabricar um condutor flexível soldando quatro comprimentos 15 cm de fio para os pinos de um lado de um cabeçalho de faixa de ligação e os fios entrançados em conjunto. Extremidade da solda outro dos fios de ligação para ligar um adaptador para o comutador. Ponto branco, marca de alinhamento no conector cabeçalho tira. B. Chumbo plugue conector do soquete tira os fones de ouvido para realizar feedback auditivo alterado para fones de ouvido alto-falante, o poder do microfone fones de ouvido, e gravar os sinais do microfone fones de ouvido. Alinhar pontos no cabeçalho conector tira e tomada para garantir a conectividade correta. Figura 4. Resumo circuito. Fluxograma conectividade do sistema resumindo. Os três canais de registro de dados (1) o sinal do microfone unshifted gaiola, (2) uma cópia do sinal breu mudou enviado para as caixas fones de ouvido, e (3) de forma de onda do som gravado pelo microfone fones de ouvido. Amplificador de microfone pré-amplificador,; LPF, filtro passa-baixa. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig5.jpg" /> Figura 5. Testando o sistema. Os espectrogramas de um som gravado. nos três canais de dados. Cada canal de dados mostra três sílabas da canção. Cor representa o poder em cada tempo e freqüência acústica. B. O espectro de potência no horário indicado pelas linhas verticais vermelhas em um. Note-se que os picos do espectro de microfone de ouvido (verde) correspondem aos picos no the passo-deslocado (vermelho) em vez do sinal de unshifted (preto), o que indica que o som atingindo orelha da ave é dominado pelo feedback deslocado. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/50027/50027fig6.jpg" /> Figura 6. Usando o sistema de fones de ouvido para dirigir aprendizagem vocal. Correção de erro vocal em um adulto Bengalese passarinho. Linhas coloridas mostram mudanças no tom de sete sílabas canção diferentes durante um período de 16 dias (caixa cinza) em que o sistema de fones de ouvido foi usado para deslocar o tom de feedback auditivo para cima em um semitom. Linha preta sólida, significa mudança de tom em todas as sílabas da canção. Tracejada linha preta mostra o erro de tom médio experimentado pelo sujeito durante a época turno. Note-se que a mudança de passo canção serve para reduzir o erro do passo experiente. Após a mudança de tom foi atrás para zero em base dia 17 abordagens campo. No dia 24, os auscultadores foram removidos, eem seguida, substituído no dia 46, em que passo o tempo havia se recuperado de volta ao seu valor inicial.

Watch this Scientific Journal Video about A Lightweight, Headphones-based System for Manipulating Auditory Feedback in Songbirds at JoVE.com

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

Descrevemos o projeto e montagem de fones de ouvido miniaturizados adequados para a substituição de um feedback do Songbird auditiva natural com um sinal acústico manipulado. Hardware de processamento on-line de som é usado para manipular a saída música, introduzir em tempo real erros no feedback auditivo através dos fones de ouvido, e dirigir a aprendizagem motora vocal.

Um leve, sistema de fones baseado para manipular feedback auditivo em Songbirds

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: Um sistema de software modular para Experimentação Oculomotor

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

Neurociência

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

Derivação eficiente dos recursos humanos Progenitores Neuronal e Neurônios de pluripotentes células estaminais embrionárias humanas com a indução de moléculas pequenas

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

Um sistema totalmente automatizado e altamente versátil para testes de várias funções cognitivas e registro das atividades neuronais em roedores

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Entrega intraventricular direta de medicamentos para o Sistema Nervoso Central Rodent

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

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

Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic estimulação do sistema nervoso central de roedores

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

A estimulação optogenética do nervo auditivo

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

Extracelular Gravação de Neuronal Atividade Combinado com Microiontophoretic aplicação de substâncias neuroativos em Ratos Awake

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

Medir e manipular vias neurais funcionalmente específicas no sistema motor humano com estimulação magnética transcraniana

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