Sensorische Integration von auditiven und visuellen Hinweisen in verschiedenen Kontexten

Einführung: Ziel 1 ist es, die Rolle von erzeugten und natürlichen Geräuschen bei der Haltungskontrolle in Anbetracht der visuellen Umgebung und des sensorischen Verlusts zu ermitteln. Dazu messen die Forscher die Haltungsschwankung bei Personen mit einseitiger peripherer vestibulärer Hypofunktion (n = 45), Personen mit SSD (n = 45) und altersangepassten Kontrollen (n = 45). Sie werden in einer immersiven Virtual-Reality-Umgebung getestet, die eine abstrakte 3-Wand-Darstellung von Sternen oder einer U-Bahn-Station zeigt. Innerhalb jeder Umgebung werden wir Veränderungen der Haltungsschwankung als Reaktion auf visuelle (statische, dynamische) und akustische Störungen (kein Ton, dynamischer Ton, d. h. rhythmisches weißes Rauschen in der Sternenumgebung oder natürliche Geräusche, wie fahrende Züge, in der U-Bahn-Umgebung). Ziel 2 ist es, das Ausmaß zu bestimmen, in dem ein statisches weißes Rauschen das Gleichgewicht (Verringerung der Haltungsschwankung) innerhalb einer dynamischen visuellen Umgebung bei Personen mit und ohne sensorischen Verlust verbessern kann. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die 3 Teilnehmergruppen in derselben visuellen Umgebung getestet, aber hier werden wir ihr Schwanken in einer tonfreien dynamischen visuellen Umgebung mit dem mit statischem weißem Rauschen vergleichen.

System: Visuals wurden in C#-Sprache unter Verwendung der standardmäßigen Unity Engine-Version 2018.1.8f1 (64-Bit) entworfen. (©Unity Tech., San Francisco, CA, USA). Die Szenen werden über ein HTC Vive-Headset (Taoyuan City, Taiwan) geliefert, das von einem Dell Alienware-Laptop 15 R3 (Round Rock, TX, USA) gesteuert wird. Der Vive verfügt über eine integrierte Positionsverfolgung, die mit 60 Hz und einer Bildwiederholfrequenz von 90 Hz arbeitet. Der Ton wird über Bose (Bose Corporation, Fram-ingham, MA, USA) QuietComfort 35 Wireless Headphones II mit aktiver Geräuschunterdrückung und räumlichem 360º-Audio übertragen. Der Prozess der Erstellung von akustischen Hinweisen umfasste über 20 Stunden Schallfeldaufnahmen basierend auf den Zielszenen und ihren Intensitätsstufen in New York City. Die akustischen Hinweise wurden mit dem Sennheiser Ambeo-Mikrofon im Ambisonics-Format erster Ordnung aufgenommen. Die Hintergrundgeräusche verschmolzen mit einem Sounddesign-Prozess, bei dem die detaillierten Umgebungsgeräusche simuliert wurden, die in der natürlichen Umgebung vorhanden sind, um eine reale Klangdarstellung zu entwickeln. Die Audiodateien wurden in Wwise verarbeitet und in Unity integriert. Die Haltungsschwankung wird bei 100 Hz von der Qualisys-Software für eine Kraftplattform Kistler 5233A (Winterthur, Schweiz) aufgezeichnet.

Datenerhebung: Potentiell in Frage kommende Teilnehmer füllen ein demografisches Formular aus und durchlaufen das folgende diagnostische Screening am Ear Institute: Kalorientest, Videokopfimpulstest (vHIT), okuläres / zervikales vestibuläres evoziertes myogenes Potenzial und Audiogramm. Auch ein visuelles und somatosensorisches Screening wird am Ear Institute durchgeführt. Diese erste Sitzung wird voraussichtlich 2,5 Stunden in Anspruch nehmen. Die Teilnehmer erhalten Fragebögen, die sie zu Hause oder in der nächsten Sitzung ausfüllen können. Das Dizziness Handicap Inventory (DHI) wurde entwickelt, um Schwierigkeiten zu identifizieren, die ein Patient möglicherweise aufgrund von Schwindel erlebt. Das aktivitätsspezifische Gleichgewichtsvertrauen (ABC) ist ein Maß für das Selbstvertrauen bei der Durchführung verschiedener ambulanter Aktivitäten, ohne zu fallen oder sich „instabil“ zu fühlen. Das State-Trait Anxiety Inventory (STAI) erfasst den Schweregrad von Angstsymptomen und eine allgemeine Angstneigung. Die 12-Punkte-Skala für Sprache, Raum und Hörqualität (SSQ12) ist eine gültige Kurzversion des ursprünglichen SSQ, die Einblicke in die Auswirkungen von Hörverlust im Alltag bietet. Das Virtual-Reality-Protokoll (Test durch den PI am NYU Human Performance Laboratory) umfasst 12 Bedingungen: 2 Umgebungen (eine abstrakte Anzeige von Sternen, eine U-Bahnstation) X 2 Visuals (bewegt, statisch) X 3 Sounds (dynamisch, keine, statisch weißes Rauschen) jeweils dreimal wiederholt für insgesamt 36 Versuche. Es wird randomisiert und in 1-2 Sitzungen durchgeführt, je nach Bedarf von jeweils bis zu 90 Minuten. Die Töne werden auf dem höchsten Niveau gespielt, das für den Teilnehmer angenehm ist. Szenen sind 60 Sekunden lang. Während aller Sitzungen füllen die Patienten den Simulator-Krankheitsfragebogen aus, der zur Überwachung der Symptome der Teilnehmer verwendet wird.

Datenanalyse: Für jeden der 3 interessierenden Messwerte und für jede Umgebung passen wir ein lineares Mixed-Effects-Modell an. Jedes Modell umfasst die Haupteffekte der Gruppe, des Sehzustands und des Hörzustands sowie alle 2- und 3-Wege-Interaktionen. Die Modelle kontrollieren auch kalorische und vHIT-Testergebnisse (Video Head Impulse Test) sowie altersbedingten Hörverlust und Alter. Für Ziel 1 werden wir die Bedeutung von Kontrasten zwischen keinen Geräuschen / dynamischen Geräuschen für die verschiedenen Sehbedingungen und -gruppen bewerten. Für Ziel 2 wird dasselbe für Kontraste zwischen keinen Geräuschen / statischen Geräuschen gemacht. Diese Modelle schätzen den Unterschied in der visuellen Gewichtung und Neugewichtung zwischen den Gruppen und maximieren die Informationen, die wir aus den Daten gewinnen können, indem sie das inhärente mehrstufige Studiendesign (Person, Bedingungen, Wiederholungen) berücksichtigen. Da jede Person verschiedene Versuche für jede Bedingung durchführt, berücksichtigt das lineare Mixed-Effects-Modell diese Variabilitätsquellen. P-Werte für die festen Effekte werden unter Verwendung der Satterthwaite-Näherung für die Freiheitsgrade für die T-Verteilung80 berechnet. Darüber hinaus werden wir die Beziehung zwischen DP, Bereich, selbstberichteten Ergebnissen (DHI, ABC, STAI, SSQ12) und Alter beschreibend untersuchen.