Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (31371129).

este protocolo foi aprovado pela institucional Review Board de psicologia departamento de Sun Yat-Sen University.
 Nota: um programa personalizado &#34; pistasque &#34; 9 é fornecido para realizar este protocolo. Extraindo o arquivo &#34; BouncingBall.zip &#34; gera um diretório &#34; pistasque &#34;, que contém estímulos auditivos e visuais ficheiros (ver seção 1 abaixo, um script) &#34; BouncingBall_run.m &#34; para a programação de apresentação de estímulo e resposta de gravação (ver secção 2 abaixo) e apresentar estímulos e respostas (consulte a seção 3 abaixo) e um roteiro de gravação &#34; BouncingBall_analyze.m &#34; para a programação de dados analisa (ver secção 4 abaixo) e realização de dados analisa (consulte a seção 5 abaixo ).
 1. preparação de auditivo e estímulos visuais Nota: O &#34; pistasque &#34; diretório contém estímulos gerados. Os leitores podem usar ou modificar os estímulos como necessário.
<ol><li>Usar o software em que tons auditivos podem ser gerados, para criar um tom puro de duração de 600 Hz e 50 ms.</li>
	<li>Usar o software em que imagens visuais podem ser geradas, para criar uma imagem de uma bola laranja com um fundo transparente.</li>
	<li>Usar um smartphone com uma câmera para tirar uma foto de uma bola de basquete laranja e usar o software em que imagens visuais podem ser geradas, para criar uma imagem do basquete com um fundo preto.</li>
</ol> 2. Programação de apresentação de estímulo e resposta gravação Nota: A programação de apresentação de estímulo e resposta gravação já foi implementados no script &#34; BouncingBall_run.m &#34; no diretório &#34; Pistasque &#34;, que pode ser aberto e editado usando um texto editar software. Leitores podem configurar ou modificar as configurações conforme necessário, seguindo as observações no script
<ol><li>Configurar a cor de fundo como preto.</li>
	<li>Configurar cada sequência ter 55 eventos (54 IOIs). Para a prática (veja abaixo), configurar o número de evento como 20.</li>
	<li>Configurar cada sequência para ser repetido 6 vezes. Para a prática, configurar o número de repetição como 2.</li>
	<li>Configurar o IOI ms 600 ou 900 ms.</li>
	<li>Construir a sequência AT.
	<ol><li>Apresentar o Tom puro cada IOI.</li>
		<li>Permanentemente exibir uma bola laranja de 1,74 cm de diâmetro (sobre um ângulo visual de 1,66 °) e uma barra branca de 3,54 cm x 4,06 cm. apresentar a bola no centro da tela do computador e exibir a barra de 0,92 cm abaixo da borda inferior da bola. 
		Nota: A bola laranja e o bar são apresentados para manter configurações visuais tão consistente quanto possível entre a sequência de AT e as sequências de visuais e para manter o assunto fixando atenção na bola e mantendo a tarefa auditiva.</li>
	</ol></li> <li>Construir a sequência de VF.
	<ol><li>Ter a bola laranja flash cada IOI, ou seja, tem a duração de 50 ms e desaparece para o tempo restante de IOI.</li>
	</ol></li> <li>Construir a sequência VB.
	<ol><li>Substituir a bola laranja com a bola de basquete laranja realista.</li>
		<li>Deixa a bola continuamente descer 0,92 cm (distância de movimento) e toque a barra branca e em seguida, mova para a posição inicial. 
		Nota: A velocidade da bola é uniformemente variada com uma aceleração constante. A aceleração é de 0,20 m/s 2 para a IOI de 600 ms ou 0,09 m/s 2 para a IOI 900-ms. A bola atinge a sua velocidade de pico ao tocar o bar. Usar acelerações diferentes para diferentes IOIs.</li>
	</ol></li> <li>Registro e poupar o tempo quando o assunto pressiona a tecla de responder em um teclado de computador.</li></ol>
 3. procedimento experimental Nota: apresentação de estímulos e respostas de gravação são realizadas digitando &#34; BouncingBall_run (SequenceType, IOI, ScreenX, ScreenY, isFormal) &#34; no comando janela do software. &#34; ScreenX &#34; e &#34; imagens &#34; referir-se a largura e altura da tela do computador, em cm, respectivamente. Os dados de escutas são automaticamente registrados no arquivo &#34; SequenceType_IOI_ScreenX_ScreenY.mat &#34; pelo programa. IsFormal refere-se a experiência é a experiência formal ou a prática.
<ol><li>Pedir o sujeito a se sentar na frente de uma tela de computador com uma distância de 60 cm e usar um fone de ouvido.</li>
	<li>Dar o assunto o formulário de consentimento informado por escrito para assinar.</li>
	<li>Dar o assunto as instruções escritas experimento.
	<ol><li>Nas instruções, explicar a tarefa de sincronização do metrônomo para o assunto: toque (em uma tecla do teclado usando seu dedo indicador da sua mão preferencial) em sincronia com os tons na sequência de AT, as bolas pisca em sequência o VF e os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra) na sequência de VB.</li>
	</ol></li> <li>Abrir o software. 
	Nota: O software funciona continuamente e sua janela de comando fica aberta. Digitar o comando Bouncingball_run na janela de comando irá executar a apresentação de estímulo e retornar para a janela de comando, quando terminar a apresentação do estímulo.</li>
	<li>Pedir o assunto à prática com as 600 ms sequências IOI no VF e VB duas vezes para se familiarizar com os estímulos e tarefa. 
	Nota: A prática era o mesmo que o abaixo experimento formal, exceto: (1) a ordem dos tipos de sequência de três não é alterada entre os sujeitos; (2) cada sequência é repetida 2 vezes; e (3) cada sequência tem 20 eventos.
	<ol><li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; AT &#39;, 600, 53,1, 29,8, 0) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para realizar a prática da sequência de AT. 
		Nota: O tamanho da tela foi 53,1 x 29,8 cm em Gan et al. 4, mas os leitores devem atribuir o tamanho de acordo com a tela que eles usam. Quando estiver executando o programa de experiência, o assunto é executar a tarefa descrita nas instruções do experimento. Além disso, a apresentação de sequência é individual, ou seja, o assunto pressiona a barra de espaço para iniciar uma sequência de.</li>
		<li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VF &#39; 600, 53,1, 29,8, 0) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para realizar a prática da sequência de VF.</li>
		<li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VB &#39; 600, 53,1, 29,8, 0) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para realizar a prática da sequência VB.</li>
	</ol></li> <li>Pedir o assunto para realizar o experimento. Contrabalançar as ordens de IOI tipos e tipos de sequência entre assuntos. 
	Nota: Abaixo está o procedimento para um assunto.
	<ol><li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; AT &#39;, 600, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para realizar a 600-ms IOI em sequência.
		<ol><li>Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os tons na sequência AT.</li>
		</ol></li> <li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VF &#39; 600, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para executar a sequência de IOI VF 600-ms.
		<ol><li>Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com as bolas pisca.</li>
		</ol></li> <li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VB &#39; 600, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para executar a sequência IOI VB 600-ms.
		<ol><li>Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra).</li>
		</ol></li> <li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; AT &#39;, 900, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para executar a 900-ms IOI em sequência.
		<ol><li>Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os tons na sequência AT.</li>
		</ol></li> <li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VF &#39; 900, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para executar a sequência de IOI VF 900-ms.
		<ol><li>Note que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com as bolas pisca.</li>
		</ol></li> <li>Tipo &#34; Bouncingball_run (&#39; VB &#39; 900, 53,1, 29,8, 1) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave, para executar a sequência IOI VB 900-ms.
		<ol><li>Nota que o assunto será toque em uma tecla do teclado usando o dedo indicador em sincronia com os momentos quando a bola se move na posição mais baixa (ou seja, toca a barra).</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 4. Programação de análises de dados Nota: A programação de análises de dados já foi implementada no script &#34; BouncingBall_analyze.m &#34; no diretório &#34; pistasque &#34;, que pode ser aberto e editado usando um texto Editar software. Os leitores podem configurar ou modificar as configurações conforme necessário, comentários no script a seguir. Os dados brutos de sincronização são uma sequência de torneira vezes. Use um método circular para analisar os dados de sincronização periódica variável, que tem sido detalhados em 4 , 5 , 10. Aqui, o presente protocolo descreve um procedimento para analisar a estabilidade (R) de sincronização, usando a caixa de ferramentas estatísticas circulares (por exemplo, CircStat de ferramentas 11), conforme descrito em Gan et al. 4 <ol><li>omitir as torneiras para os cinco primeiros eventos na sequência da torneira porque a sincronização normalmente requer alguns toques para estabilizar.</li>
	<li>Calcular assincronismo.
	<ol><li>Para cada sequência de torneira, calcular assincronismo como a diferença entre o tempo de uma torneira e o tempo de início evento correspondente, resultando em uma sequência de asynchronies. 
		Nota: É melhor excluir inválidas torneiras para cada sequência. Inválido torneiras incluem falta de torneira (i.e., não há nenhuma torneira durante a -1/2 a + 1/2 intervalo IOI em torno de um evento) e várias torneiras (ou seja, quando há mais de uma torneira durante a -1/2 para + 1/2 intervalo IOI).</li>
		<li>Converter as vezes (ms) de asynchronies em ângulos (graus) por asynchrony*(360/IOI). Em seguida, usar função circ_ang2rad 11 para converter graus em radianos, o que resulta na fase relativa (RP) em um círculo unitário.</li>
	</ol></li> <li>Calcular a estabilidade de sincronização (R).
	<ol><li>Para cada sequência de assincronismo, uso função circ_var 11, para calcular a variância (S) do RPs.</li>
		<li>R calcular usando R = 1 - S. 
		Nota: R é o comprimento da resultante (ou seja, média de vetores) do RPs, variando de 0 (batida instável com RPs uniformemente distribuídos) a 1 (batendo perfeitamente estável com uma distribuição unimodal do RPs).</li>
		<li>Para cada tipo de sequência, calcular o valor médio do RPs dos 6 testes, como o R desse tipo de sequência desse assunto.</li>
	</ol></li></ol> 5. Realização de análises de dados Nota: abaixo está a análise dos dados de um objecto recolhido como apresentado acima. Realização de análises de dados é feito digitando &#34; Bouncingball_analyze(RecordedFile) &#34; na janela de comando do software, que retorna a média e o desvio padrão (SD) da estabilidade.
<ol><li>Para a 600-ms IOI em sequência, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; AT_600_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
	<li>Para a sequência de IOI VF 600-ms, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; VF_600_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
	<li>Para a sequência IOI VB 600-ms, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; VB_600_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
	<li>Para a 900-ms IOI em sequência, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; AT_900_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
	<li>Para a sequência de 900-ms IOI VF, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; VF_900_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
	<li>Para a sequência de 900-ms VB IOI, tipo &#34; Bouncingball_analyze (&#39; VB_900_53.1, 29.8.mat &#39;) &#34; na janela de comando e pressione o &#39; Enter &#39; chave.</li>
</ol>

<ol><li>Repp, B., Su, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensorimotor+synchronization%3A+A+review+of+recent+research+%282006-2012%29%5BTitle%5D)+AND+%22Psychon.+Bull.+Rev%22%5BJournal%5D)">Sensorimotor synchronization: A review of recent research (2006-2012).</a> Psychon. Bull. Rev. 20, 403-452 (2013).</li>
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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Este protocolo ilustra como examinar uma bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo. Dado o seu desempenho de sincronização comparável àquele de tons auditivos, a bola é de particular importância para abordar o tema de pesquisa atual se SMS é modalidade específica.
O passo crítico no atual protocolo é introduzir a velocidade uniformemente variada da bola, e as instruções passo a passo são fornecidas para realizar a tarefa de sincronização e analisar os dados de sincronização. O presente protocolo também ilustra como usar a bola quicando para diferentes IOIs adotando acelerações diferentes. Aqui deve-se mencionar que o uso da bola deve ser limitado para IOIs não menos que 300 ms. Gan et al 4 mostraram que a bola quicando com um 300-ms IOI foi muito rápida e parecia natural para temas e, portanto, era difícil de bater com a bola.
A bola é uma ferramenta útil para estudar o SMS e o processamento de calendário. Enquanto no presente protocolo, a bola quicando é ilustrada em uma tarefa de sincronização simples metrônomo e os resultados representativos são de um estudo comportamental com sujeitos normais, trabalho futuro poderia adotar a bola quicando na investigação de: (1) sincronização para sequências de ritmo mais complexas em que o metrônomo (ou batida, no contexto musical) é necessária para ser extraído do complexo sequências12,13; (2) a percepção de um desvio de tempo em um metrônomo13,,14; (3) neurais mecanismos subjacentes SMS6; e (4) pacientes com défices de sincronismo, por exemplo, pacientes15,16 a doença de Parkinson.

Sincronização sensório-motor (SMS) refere-se a coordenação dos movimentos (por exemplo, torneiras de dedo) com um ritmo externo e canonicamente é estudada usando uma tarefa de sincronização do metrônomo simples em que o assunto é necessário para tocar um dedo junto com uma sequência isócrona1,2. A superioridade do auditivo sobre modalidade visual na sincronização de metrônomo estabelecida há mais de um século: sincronização é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos (figura 1A) do que para uma sequência visual consistindo de flashes visual (figura 1B)1. Esta vantagem auditiva de sincronização de metrônomo, no entanto, recentemente tem sido contestada por estudos empregando a mudar periodicamente a estímulos visuais,3,4,5,6 (Observe que periodicamente os estímulos visuais em movimento referem-se aos movimentos contínuos). Hove et al usou uma sequência visual composta de uma acima-abaixo da barra em movimento com uma velocidade constante e descobriram que a sincronização da barra de cima para baixo era mais estável que a sincronização de flashes visuais, mas foi ainda menos estável que a sincronização de auditivo tons3,6. Et al . Iversen empregou uma bola que tinha uma velocidade variou de acordo com uma senoide retificada e mostrou que a sincronização da bola estava perto de sincronização de tons auditivo5. Mais recentemente, Gan et al usou uma bola que tinha uma velocidade uniformemente variada (i.e., simulando o efeito da gravidade) (Figura 1) e descobriu que a sincronização da bola não era menos estável que sincronização de tons auditiva4.
A finalidade do protocolo atual é apresentar um procedimento para aplicar uma bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo, conforme descrito em Gan et al . 4 a tarefa de sincronização do metrônomo inclui uma sequência auditiva composta de tons auditivos (na sequência, figura 1A) e uma sequência visual composto por flashes visuais (sequência de VF, figura 1B), que são amplamente adotados em SMS estudos de1. O terceiro tipo de sequência na tarefa é uma sequência visual consistindo da bola (sequência VB, Figura 1). Considerando que os mecanismos específicos de modalidade tem sido pensados para subjacência SMS, tais como conexões mais apertadas entre os córtices auditivos e motor do que entre o visual e córtices motor2, se o SMS é modalidade específica recentemente tem atraído muito pesquisa atenção1,7. A bola saltitona introduzido no presente protocolo é particularmente útil para abordar a questão da modalidade devido a performances de sincronização comparáveis da bola saltitante e tons auditivos. Além disso, sincronização de metrônomo pode ser flexivelmente executada sobre uma gama limitada de IOI (100-1.800 ms)8. Para ilustrar a aplicação da bola para diferentes IOIs, o atual protocolo inclui um IOI de 600-ms (que é aproximadamente a mais preferida IOI) e um IOI 900-ms.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56205/56205fig1.jpg"> 
Figura 1: Ilustração dos estímulos. O assunto torneiras junto com uma sequência isócrona, que é composta de tons auditivos (A: a sequência de AT), visual intermitente bolas (B: a sequência de VF), ou uma bola quicando visual (C: a sequência VB). Em C, a velocidade e a trajetória da bola são plotados como funções do tempo em são indicados por linhas azuis e verdes, respectivamente. A distância de movimento da bola é de 9,2 mm e a velocidade de pico no ponto saltitante (isto é, a posição mais baixa de bola) é 0,061 mm/MS. oito eventos em uma sequência IOI 600-ms são mostrados. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56205/56205fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Psychtoolbox</td><td>http://psychtoolbox.org</td><td>3.0.12</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>7.11.0 (R2010b)</td><td></td></tr><tr><td>Adobe Photoshop</td><td>Adobe&amp;nbsp;Systems</td><td>Adobe Photoshop CS6</td><td></td></tr><tr><td>computer monitor</td><td>AOC</td><td>G2460PQU/BR LCD</td><td></td></tr><tr><td>headphone</td><td>PHILIPS</td><td>SHM6500</td><td></td></tr><tr><td>computer keyboard</td><td>Dell</td><td>kb113t</td><td></td></tr><tr><td>smart phone</td><td>Apple</td><td>iphone6s</td><td></td></tr><tr><td>IBM SPSS Statistics</td><td>IBM</td><td>IBM SPSS Statistics 21</td><td></td></tr></tbody></table>

bouncing ball with a uniformly varying velocity in a metronome synchronization task

Sincronização sensório-motor (SMS), uma habilidade humana fundamental para coordenar os movimentos com ritmos externos, tem sido pensada para ser modalidade específica. A tarefa de sincronização metrônomo canônico que requer batendo um dedo junto com uma sequência isócrono, uma constatação bem estabelecida é que a sincronização é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos do que para um visual sequência consiste em flashes de visuais. No entanto, estudos recentes têm mostrado que estímulos visuais de mudar periodicamente pode melhorar substancialmente sincronização comparada com flashes visuais. Em particular, a sincronização de uma bola quicando visual que tem uma velocidade uniformemente variada foi encontrada para não ser menos estável que a sincronização de tons auditivos. Aqui, o atual protocolo descreve a aplicação da bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo. O uso da bola saltitante em sequências com diferentes intervalos inter início (IOI) está incluído. Os resultados representativos ilustram o desempenho de sincronização da bola, em comparação com as performances de tons auditivos e visuais flashes. Dado o seu desempenho de sincronização comparável àquele de tons auditivos, a bola é de particular importância para abordar o tema de pesquisa atual de se mecanismos específicos de modalidade subjacência SMS.

Um dos resultados mais conhecidos nos estudos SMS é que a sincronização do metrônomo é muito mais estável em uma sequência de auditiva consiste em tons auditivos do que para uma sequência visual consistindo de flashes visual1, sugerindo mecanismos específicos de modalidade de SMS2. No entanto, estudos recentes têm mostrado que estímulos visuais de mudar periodicamente pode melhorar substancialmente sincronização comparado com flashes visual3,4,5,6e sincronização de um visual quicar a bola que tem uma velocidade uniformemente variada foi encontrado para não ser menos estável que a sincronização de tons auditiva4. Os resultados representativos são exemplos de uma obra publicada de nosso grupo4. Existiam 15 temas no experimento. Um bidirecional repetidas medidas de análise de variância (ANOVA, com correções de estufa-Geisser) com o tipo de sequência de fatores (três tipos de sequência) e tipo IOI (dois tipos IOI) revelou um efeito estatístico principal de tipo de sequência (F2,28 = 16,77, p = 0,001, partialη2 = 0,55). O principal efeito do tipo IOI (F1,14 = 0,88, p = 0.364, η parcial2 = 0,06) e interação entre os dois fatores (F2,28 = 0,88, p = 0.401, η parcial2 = 0,06) não foram estatisticamente significativas. A comparação da estabilidade entre tipos de sequência (teste t, com correção de Bonferroni) mostrou que, para tanto ms 600 e 900-ms IOIs, a sincronização da bola foi muito mais estável que a sincronização de flashes visuais (600-ms IOI: t 14 = 3,96, pcorreccted = 0,006, d de Cohen = 1,02; 900-ms IOI: t14 = 4.28, pcorreccted = 0,006, d de Cohen = 1,11) e não era menos estável que a sincronização de tons auditivos (600-ms IOI: t14 = 2,95, p correccted = 0,066, d de Cohen = 0,76; 900-ms IOI: t14 = 2,06, pcorreccted = 0.348, d de Cohen = 0,53) (Figura 2).
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56205/56205fig2.jpg"> 
Figura 2 : Estabilidade de sincronização (R) para as sequências de AT, VF e VB de IOIs ms-600 e 900-ms. Barras de erro indicam ± intervalos de confiança de 95%. Outras convenções são como na Figura 1. A figura é adaptada da Figura 2 em Gan et al . 4 (que é publicado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 internacional). <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56205/56205fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Bouncing Ball with a Uniformly Varying Velocity in a Metronome Synchronization Task

Quicar a bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo

O propósito do presente protocolo é apresentar a aplicação de uma bola quicando com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo.

Sensorimotor synchronization (SMS), a fundamental human ability to coordinate movements with external rhythms, has long been thought to be modality ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

5.9K visualizações.  Sun Yat-Sen University. O propósito do presente protocolo é apresentar a aplicação de uma bola quicando com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo.

Vídeo: Bouncing Ball with a Uniformly Varying Velocity in a Metronome Synchronization Task

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

Descobrindo batida Surdez: Distúrbios Detecção de ritmo com o dedo Sincronizado Tapping e Tarefas de temporização da Percepção

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Comportamento

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With designs governed by the dynamic performance under human-induced loads, a strong demand exists for the verification and refinement of currently available load models. The present contribution uses a 3D inertial motion tracking technique for the characterization of the in-field pedestrian behavior. The technique is first tested in laboratory experiments with simultaneous registration of the corresponding ground reaction forces. The experiments include walking persons as well as rhythmical human activities such as jumping and bobbing. It is shown that the registered motion allows for the identification of the time variant pacing rate of the activity. Together with the weight of the person and the application of generalized force models available in literature, the identified time-variant pacing rate allows to characterize the human-induced loads. In addition, time synchronization among the wireless motion trackers allows identifying the synchronization rate among the participants. Subsequently, the technique is used on a real footbridge where both the motion of the persons and the induced structural vibrations are registered. It is shown how the characterized in-field pedestrian behavior can be applied to simulate the induced structural response. It is demonstrated that the in situ identified pacing rate and synchronization rate constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads. The main potential applications of the proposed methodology are the estimation of human-structure interaction phenomena and the development of suitable models for the correlation among pedestrians in real traffic conditions.

A protocol is presented for the characterization of the in-field pedestrian behavior and the simulation of the resulting structural response. Field-tests demonstrate that the in situ identified pacing rate and synchronization rate among the participants constitute an essential input for the simulation and verification of the human-induced loads.

Simulação de vibrações induzidas por humanos com base no comportamento do pedestre no campo Caracterizada

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Engenharia

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. Humans can do path integration based exclusively on visual 2-3, auditory 4, or inertial cues 5. However, with multiple cues present, inertial cues - particularly kinaesthetic - seem to dominate 6-7. In the absence of vision, humans tend to overestimate short distances (&lt;5 m) and turning angles (&lt;30&deg;), but underestimate longer ones 5. Movement through physical space therefore does not seem to be accurately represented by the brain.
Extensive work has been done on evaluating path integration in the horizontal plane, but little is known about vertical movement (see 3 for virtual movement from vision alone). One reason for this is that traditional motion simulators have a small range of motion restricted mainly to the horizontal plane. Here we take advantage of a motion simulator 8-9 with a large range of motion to assess whether path integration is similar between horizontal and vertical planes. The relative contributions of inertial and visual cues for path navigation were also assessed.
16 observers sat upright in a seat mounted to the flange of a modified KUKA anthropomorphic robot arm. Sensory information was manipulated by providing visual (optic flow, limited lifetime star field), vestibular-kinaesthetic (passive self motion with eyes closed), or visual and vestibular-kinaesthetic motion cues. Movement trajectories in the horizontal, sagittal and frontal planes consisted of two segment lengths (1st: 0.4 m, 2nd: 1 m; &plusmn;0.24 m/s2 peak acceleration). The angle of the two segments was either 45&deg; or 90&deg;. Observers pointed back to their origin by moving an arrow that was superimposed on an avatar presented on the screen.
Observers were more likely to underestimate angle size for movement in the horizontal plane compared to the vertical planes. In the frontal plane observers were more likely to overestimate angle size while there was no such bias in the sagittal plane. Finally, observers responded slower when answering based on vestibular-kinaesthetic information alone. Human path integration based on vestibular-kinaesthetic information alone thus takes longer than when visual information is present. That pointing is consistent with underestimating and overestimating the angle one has moved through in the horizontal and vertical planes respectively, suggests that the neural representation of self-motion through space is non-symmetrical which may relate to the fact that humans experience movement mostly within the horizontal plane.

An efficient way to gain insight into how humans navigate themselves in three dimensions is described. The method takes advantage of a motion simulator capable of moving observers in ways unattainable by traditional simulators. Results confirm that movement in the horizontal plane is underestimated, while vertical movement is overestimated.

MPI Simulator CyberMotion: Implementação de um simulador de movimento Novela Caminho para Investigar Integração multisensorial em Três Dimensões

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

Neurociência

Real-Time Proxy-Control of Re-Parameterized Peripheral Signals using a Close-Loop Interface

The fields that develop methods for sensory substitution and sensory augmentation have aimed to control external goals using signals from the central nervous systems (CNS). Less frequent however, are protocols that update external signals self-generated by interactive bodies in motion. There is a paucity of methods that combine the body-heart-brain biorhythms of one moving agent to steer those of another moving agent during dyadic exchange. Part of the challenge to accomplish such a feat has been the complexity of the setup using multimodal bio-signals with different physical units, disparate time scales and variable sampling frequencies.
In recent years, the advent of wearable bio-sensors that can non-invasively harness multiple signals in tandem, has opened the possibility to re-parameterize and update the peripheral signals of interacting dyads, in addition to improving brain- and/or body-machine interfaces. Here we present a co-adaptive interface that updates efferent somatic-motor output (including kinematics and heart rate) using biosensors; parameterizes the stochastic bio-signals, sonifies this output, and feeds it back in re-parameterized form as visuo/audio-kinesthetic reafferent input. We illustrate the methods using two types of interactions, one involving two humans and another involving a human and its avatar interacting in near real time. We discuss the new methods in the context of possible new ways to measure the influences of external input on internal somatic-sensory-motor control.

We present protocols and methods of analyses to build co-adaptive interfaces that stream, parameterize, analyze, and modify human body and heart signals in close-loop. This setup interfaces signals derived from the peripheral and central nervous systems of the person with external sensory inputs to help track biophysical change.

Controle de proxy em tempo real de sinais periféricos re-parametrizados usando uma interface de loop próximo

The fields that develop methods for sensory substitution and sensory augmentation have aimed to control external goals using signals from the central ...

Investigando respostas oculomotoras em tarefas de percepção de duração visual

Eye Movements in Visual Duration Perception: Disentangling Stimulus from Time in Predecisional Processes

Eye-tracking methods may allow the online monitoring of cognitive processing during visual duration perception tasks, where participants are asked to estimate, discriminate, or compare time intervals defined by visual events like flashing circles. However, and to our knowledge, attempts to validate this possibility have remained inconclusive so far, and results remain focused on offline behavioral decisions made after stimulus appearance. This paper presents an eye-tracking protocol for exploring the cognitive processes preceding behavioral responses in an interval comparison task, where participants viewed two consecutive intervals and had to decide whether it speeded up (first interval longer than second) or slowed down (second interval longer). 
Our main concern was disentangling oculomotor responses to the visual stimulus itself from correlates of duration related to judgments. To achieve this, we defined three consecutive time windows based on critical events: baseline onset, the onset of the first interval, the onset of the second interval, and the end of the stimulus. We then extracted traditional oculomotor measures for each (number of fixations, pupil size) and focused on time-window-related changes to separate the responses to the visual stimulus from those related to interval comparison per se. As we show in the illustrative results, eye-tracking data showed significant differences that were consistent with behavioral results, raising hypotheses on the mechanisms engaged. This protocol is embryonic and will require many improvements, but it represents an important step forward in the current state of art.

Autor em destaque: explorando a ligação entre a percepção temporal de estímulos visuais e habilidades de leitura

We present a protocol that employs eye tracking to monitor eye movements during an interval comparison (duration perception) task based on visual events. The aim is to provide a preliminary guide to separate oculomotor responses to duration perception tasks (comparison or discrimination of time intervals) from responses to the stimulus itself.

Movimentos Oculares na Percepção Visual da Duração: Desembaraçando o Estímulo do Tempo em Processos Pré-Decisórios

Eye-tracking methods may allow the online monitoring of cognitive processing during visual duration perception tasks, where participants are asked to ...

Integrando VR e Biossensores para Avaliação Quantitativa de Movimento e Atividade Muscular

Setup for the Quantitative Assessment of Motion and Muscle Activity During a Virtual Modified Box and Block Test

The ability to move allows us to interact with the world. When this ability is impaired, it can significantly reduce one's quality of life and independence and may lead to complications. The importance of remote patient evaluation and rehabilitation has recently grown due to limited access to in-person services. For example, the COVID-19 pandemic unexpectedly resulted in strict regulations, reducing access to non-emergent healthcare services. Additionally, remote care offers an opportunity to address healthcare disparities in rural, underserved, and low-income areas where access to services remains limited. 
Improving accessibility through remote care options would limit the number of hospital or specialist visits and render routine care more affordable. Finally, the use of readily available commercial consumer electronics for at-home care can enhance patient outcomes due to improved quantitative observation of symptoms, treatment efficacy, and therapy dosage. While remote care is a promising means to address these issues, there is a crucial need to quantitatively characterize motor impairment for such applications. The following protocol seeks to address this knowledge gap to enable clinicians and researchers to obtain high-resolution data on complex movement and underlying muscle activity. The ultimate goal is to develop a protocol for remote administration of functional clinical tests. 
Here, participants were instructed to perform a medically-inspired Box and Block task (BBT), which is frequently used to assess hand function. This task requires subjects to transport standardized cubes between two compartments separated by a barrier. We implemented a modified BBT in virtual reality to demonstrate the potential of developing remote assessment protocols. Muscle activation was captured for each subject using surface electromyography. This protocol allowed for the acquisition of high-quality data to better characterize movement impairment in a detailed and quantitative manner. Ultimately, these data have the potential to be used to develop protocols for virtual rehabilitation and remote patient monitoring.

Autor em destaque: Aprimorando a reabilitação remota com realidade virtual e eletromiografia

The protocol described here aims to enhance the quantitative evaluation of upper limb deficits, with the goal of developing additional technology for remote assessment both in the clinic and at home. Virtual reality and biosensor technologies are combined with standard clinical techniques to provide insights into the functioning of the neuromuscular system.

Quicar a bola com velocidade uniformemente variada em uma tarefa de sincronização do metrônomo

Resumo

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Movimentos Oculares na Percepção Visual da Duração: Desembaraçando o Estímulo do Tempo em Processos Pré-Decisórios

Movimentos Oculares na Percepção Visual da Duração: Desembaraçando o Estímulo do Tempo em Processos Pré-Decisórios

Movimentos Oculares na Percepção Visual da Duração: Desembaraçando o Estímulo do Tempo em Processos Pré-Decisórios

Configuração para a avaliação quantitativa do movimento e da atividade muscular durante um teste virtual modificado de caixa e bloco

Configuração para a avaliação quantitativa do movimento e da atividade muscular durante um teste virtual modificado de caixa e bloco

Configuração para a avaliação quantitativa do movimento e da atividade muscular durante um teste virtual modificado de caixa e bloco