Abstract

Introducere

Pentru a analiza efectul tiparelor de tonuri asupra preciziei discriminabilității temporale și a timpului perceput, nu ne putem baza pe sarcinile de reproducere a duratei (Kinney și Forsythe, 2012), deoarece variabilitatea motorie are ca efect scăderea preciziei măsurătorilor. În schimb, vom folosi o sarcină de discriminare temporală care folosește judecata „timpurie sau tardivă” cu alegerea forțată cu două alternative (2AFC) (vezi Li și colab., 2016). Pentru a estima modificările sensibilității temporale (Hansen și Pearce, 2014) și a prejudecăților în momentul perceput, vom folosi, respectiv, diferența doar notabilă (JND) și punctul de egalitate subiectivă (PSE) calculate din fiecare distribuție a participanților răspunsurile. Experimentul nostru a evitat în mod intenționat recrutarea muzicienilor, deoarece s-a demonstrat că aceștia obțin niveluri mai ridicate de performanță în sarcinile comportamentale (Repp și Doggett, 2007; Petrini și colab., 2009; Matthews și colab., 2016) nu prezintă părtiniri percepționale (Clarke și Krumhansl, 1990) care pot fi explicate prin conectivitate corticală diferită în comparație cu populația normală (Lee și Noppeney, 2011).

În plus, pentru a evita în mod specific factorii de confuzie care derivă din ritm și melodie, analizăm interacțiunea dintre tipul de secvență și structura temporală utilizând una dintre cele mai simple forme de structură tonală. Adică testăm dacă dispunerea tonurilor într-o scară muzicală sau într-o succesiune de tonuri aleatorii influențează detectarea abaterilor de la izocronie. Știind dacă există o influență va contribui la înțelegerea predicțiilor și așteptărilor în cadrul unei secvențe de stimuli asupra percepției, așa cum sugerează recențele computaționale recente (de exemplu, Jazayeri și Shadlen, 2010; Di Luca și Rhodes, 2016; Shi și Burr, 2016 ). Vom studia, de asemenea, dacă cunoașterea tonului care este judecat este suficientă pentru a crește precizia, adică, permițând participanților să se aștepte la ton și să aloce resursa atențională adecvată. Pentru a face acest lucru, în Experimentul 1, tonul final va varia în funcție de încercări, în timp ce în Experimentul 2, tonul final va fi întotdeauna prezentat cu același ton (nota A; 440 Hz).

Materiale și metode

Participanți

Un total de 42 de studenți non-muzicieni (35 de femei, 19,6 ± 2,4 ani), cu audiere normală auto-raportată, au fost recrutați de Schema de participare la cercetare a Universității din Birmingham. Participanții au fost împărțiți în două grupuri care au participat fie la Experimentul 1, fie la Experimentul 2. Au dat consimțământul informat înainte de a participa și au fost recompensați fie cu credite de curs, fie cu o plată de 6 GBP/h. Liniile directoare etice ale Declarației de la Helsinki au fost urmate și au fost aprobate de Comitetul de Etică Știință, Tehnologie, Inginerie și Matematică (STEM) al Universității din Birmingham.

Proiectare experimentală

Participanții au fost prezentați prin intermediul căștilor Mono Earl Soundlab/Electrovision A069 (cu clip pentru cupă) cu 3, 4, 5 sau 6 tonuri de 60 ms, distanțate la 700 ms, cu excepția tonului final al cărui timp s-ar putea abate cu 0, ± 20, ± 40, ± 60, ± 80, ± 100, ± 150, ± 200 ms. Durata unui studiu a variat între 1380 și 4060 ms, în funcție de lungimea secvenței și de anizocronia tonului final. Cele patru lungimi ale secvenței au fost amestecate aleatoriu într-un bloc. La sfârșitul fiecărui proces, participanții au apăsat una din cele două taste pentru a indica dacă tonul final din secvență a fost „timpuriu” sau „târziu” în comparație cu calendarul regulat așteptat. Participanților li s-a oferit posibilitatea de a lua o pauză în trei puncte în timpul experimentului.

Toate tipurile de studii rezultate din combinația tipului de secvență (2 valori: aleator și scară), lungimile secvenței (4 valori) și anisocronii ale tonului final (15 valori) au fost repetate de 8 ori la întâmplare, rezultând 960 de studii pe participant. Am analizat proporția răspunsurilor „tardive” la fiecare anizocronie a tonului final, pentru a obține o distribuție pentru fiecare lungime a secvenței și tip de secvență. Metoda Spearman-Kärber (Ulrich și Miller, 2004) a fost utilizată pentru a analiza datele, în care PSE a fost obținut prin calcularea momentului de prim ordin al diferenței monotonizate (Klein, 2001) între proporțiile de succes ale răspunsurilor, în timp ce JND a fost obținut prin calcularea momentului de ordinul doi. Testele post-hoc au fost efectuate cu valorile JND și PSE obținute pentru a confirma diferențele dintre fiecare condiție testată.

Experimentul 1

Pentru starea scalei, secvența tonurilor a fost una dintre cele patru scale diatonice ascendente: F major, Do major, Re major și Mi major, cu frecvențe ale tonurilor cuprinse între 261,63 și 587,3 Hz. Pentru starea aleatorie, pentru a evita orice fel de tonalitate, frecvența fiecărui ton a fost selectată aleatoriu din intervalul celor angajați în starea scalei. Tonurile finale ale secvenței au fost variate în toate încercările (condiția tonului final non-fix). Vedea Figura Figura 1A 1A .

secvențe

(A) Condiții de tip secvență în Experimentul 1. Rândul superior în gri descrie două exemple de secvențe aleatorii, în timp ce rândul inferior în negru descrie două din cele patru secvențe la scară. (B) Condiții de tip secvență în experimentul 2 în care secvențele se termină întotdeauna cu același ton. Rândul de sus descrie două exemple de secvențe aleatorii, în timp ce rândul de jos în negru descrie două dintre cele patru secvențe la scară.

Experimentul 2

Pentru starea scalei, secvența tonurilor a fost una dintre cele patru scale diatonice ascendente și descendente: E major, Do major, Mi minor, Do minor, variind de la 261,63 la 740 Hz. Pentru starea aleatorie, nota a fost selectată aleatoriu. Pentru a controla predictibilitatea în acest experiment particular, tonul final al secvențelor a fost întotdeauna de 440 Hz (condiția tonului final fix). Vedea Figura Figura 1B 1B .

Rezultate generale

Din proporția datelor de răspuns (Figura Figura 2 2 ), am calculat valorile PSE și JND. Valorile JND sunt afișate în Figura Figura 3A 3A pentru fiecare dintre condițiile testate. Am realizat un ANOVA cu trei căi (unul între și două în interior) (și în paralel, un ANOVA mixt bayesian) cu valorile JND, unde cele două condiții de ton final (non-fix, Experiment 1 și fix la 440 Hz, Experiment 2) a servit ca factor între, două tipuri de secvențe (aleatorii și scară) ca primul în cadrul factorului și patru lungimi de secvență (3, 4, 5 și 6 tonuri) ca al doilea în cadrul factorului. Nu am găsit o diferență semnificativă în JND din cauza condițiilor finale de ton [Experimentul 1 vs. Experimentul 2, F (1,40) = 1,4, p = 0,236, η p 2 = 0,04, BF10 = 0,62], așa cum se arată în Figura Figura 3A 3A . Figura Figura 4A 4A arată că tipul de secvență a modificat JND cu aproximativ 9% atunci când este comparat aleatoriu cu secvențele de scară [F (1,40) = 10,5, p = 0,002, η p 2 = 0,21, BF10 = 27,8]. În plus, rezultatele au demonstrat detectabilitatea la modificările anizocroniei cu lungimi diferite ale secvenței [F (3.120) = 4.3, p = 0.007, BF10 = 1.4], după cum se arată în Figura Figura 4A 4A . Nicio interacțiune nu a fost semnificativă (toate p> 0,2).

Proporția răspunsurilor „tardive” în funcție de anizocronia tonului final în cele două experimente. Astfel de date au fost analizate folosind metoda Spearman - Kärber pentru a obține valorile PSE și JND prezentate în Figuri Figuri3 3 , 4 4 . (A) Afișează starea scalei în Experimentul 1, care avea un ton final non-fix. (B) Afișează starea aleatorie din Experimentul 1, care a avut un ton final non-fix. (C) Afișează starea scalei în Experimentul 2, care avea tonurile finale întotdeauna fixate la 440 Hz. (D) Afișează starea aleatorie din Experimentul 2, care avea tonurile finale întotdeauna fixate la 440 Hz. Toate barele de eroare reprezintă eroarea standard a mediei.

Valorile JND și PSE obținute în cele patru condiții (două tipuri de secvențe și două condiții finale de fixare a tonului) în funcție de cele patru lungimi ale secvenței. (A) Afișează valorile JND ale scalei și secvențelor aleatorii cu ton final fix și non-fix. (B) Afișează valorile PSE. Valorile PSE pozitive reprezintă o proporție egală de răspunsuri „timpurii” și „târzii” obținute cu tonul prezentat mai târziu decât se aștepta, ceea ce este în concordanță cu o accelerație în momentul perceput al tonului final. Toate barele de eroare reprezintă eroarea standard a mediei.

Valorile JND și PSE în funcție de tipul de secvență și patru lungimi de secvență, obținute prin strângerea valorilor obținute din Experimentul 1 și 2 (deoarece nu găsim nicio diferență semnificativă între ele). (A) Valorile JND demonstrează o îmbunătățire a performanței datorită lungimii secvenței și tipului de secvență. (B) Valorile PSE care indică faptul că tonul final ar trebui prezentat mai târziu decât se aștepta să fie perceput izocron, iar cantitatea necesară crește cu secvențe mai lungi. Toate barele de eroare reprezintă eroarea standard a mediei.

Pentru a obține o perspectivă suplimentară asupra influenței lungimii secvenței asupra JND-urilor, am montat o linie de regresie cu doi parametri la valorile JND ale fiecărui participant, care arată o scădere de 3,2 ± 0,9 ms [eșantion unic t-test al pantelor regresia împotriva 0, t (41) = -3,4, p = 0,001] și o interceptare de 100,5 ± 5,3 ms.

Am evaluat influența stării experimentale asupra valorilor PSE cu un ANOVA mixt în trei căi cu aceiași factori utilizați pentru analiza JND. Nu am observat o influență semnificativă a tonului final între factor (fix sau non-fix) asupra valorilor PSE [F (1,40) = 1,0, p = 0,334, η p 2 = 0,02, BF10 = 0,316] . Tipul secvenței factorului din interior (aleator sau scară), de asemenea, nu a avut o influență asupra PSE [F (1,40) = 2,0, p = 0,169, η p 2 = 0,05, BF10 = 0,330]. În conformitate cu rezultatele regresiei, am constatat că momentul la care tonul final a fost perceput a fi izocron s-a modificat de-a lungul diferitelor lungimi ale secvenței [F (3.120) = 4.4, p = 0.006, BF10 = 5.67]. Efectul lungimii secvenței este cel mai bine evidențiat în Figura Figura 4B 4B , unde am prăbușit factorul de ton final neinfluent. Nu a fost prezentă nicio interacțiune între factori (toate p> 0,5).

Discuţie

Grafic care ilustrează modul în care predictibilitatea ar putea influența sensibilitatea temporală. Distribuțiile reprezintă predictibilitatea timpului tonurilor viitoare la fiecare poziție într-o secvență izocronă, unde o linie întreruptă nu înseamnă nicio predicție și un vârf îngust înseamnă o predictibilitate mare. (A) Afișează o creștere progresivă a predictibilității în dimensiunea tonului și în dimensiunea temporală cu o secvență izocronă de tonuri la scară. (B) Prezintă o predictibilitate crescută în domeniul timpului pe măsură ce lungimea secvenței crește, cu toate acestea, secvența aleatorie nu duce la așteptări succesive ale frecvenței tonului, ducând astfel la o predictibilitate generală mai mică a proprietăților stimulului, ducând la o precizie mai mică în discriminarea izocroniei pe care îl găsim aici.

Studiul actual a exploatat tipuri simple de modele în structura și sincronizarea tonurilor pentru a măsura dacă percepția timpului este afectată. Am reușit să arătăm o influență a unui model tonal simplu asupra sensibilității temporale, dar o astfel de diferență nu este asociată cu o schimbare a prejudecății. Mai mult, găsim o schimbare atât în ​​precizie, cât și în precizie, în funcție de lungimea secvenței. Vom explica un astfel de model de rezultate sugerând un mecanism de predicție similar cu cel ipotezat pentru a regla percepția intervalelor temporale regulate. Aici, pe lângă așteptările temporale, așteptările tonale generate de un decalaj de ton repetitiv pot îmbunătăți predictibilitatea participanților la viitoarele evenimente senzoriale. Pe scurt, rezultatele noastre au demonstrat eficacitatea modelelor non-temporale în dimensiunea timpului. Cercetările viitoare pot lua în considerare manipularea armoniei, corzilor, diferite surse auditive (adică stimuli vocali, instrumentali) sau fiabilitatea semnalului pentru a investiga în continuare modul în care modelele influențează precizia judecăților temporale. Acest tip de cercetare poate fi combinat potențial cu stimuli vizuali și tactili pentru a oferi o înțelegere cuprinzătoare a percepției muzicale și temporale.

Contribuțiile autorului

ML și MDL au contribuit la proiectarea și implementarea cercetării. ML a realizat experimentul și a scris manuscrisul cu sprijinul MDL care a supervizat proiectul.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricărei relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretată ca un potențial conflict de interese.

Mulțumiri

Suntem sincer recunoscători recenzenților pentru comentariile și sugestiile lor constructive. De asemenea, dorim să îi mulțumim prof. Alan Wing, în special, pentru că ne-a oferit comentarii valoroase în efectuarea cercetării.