Integracja sensoryczna sygnałów dźwiękowych i wizualnych w różnych kontekstach

Wprowadzenie: Celem 1 jest ustalenie roli generowanych i naturalnych dźwięków w kontroli postawy ciała w środowisku wzrokowym i utracie czucia. W tym celu badacze zmierzą kołysanie postawy u osób z jednostronną obwodową niedoczynnością przedsionkową (n=45), osób z SSD (n=45) oraz w grupie kontrolnej dobranej pod względem wieku (n=45). Zostaną przetestowane w immersyjnym środowisku wirtualnej rzeczywistości, wyświetlając abstrakcyjny 3-ścienny wyświetlacz gwiazd lub stacji metra. W każdym środowisku porównamy zmiany w kołysaniu postawy w odpowiedzi na perturbacje wzrokowe (statyczne, dynamiczne) i słuchowe (brak dźwięku, dźwięk dynamiczny, tj. rytmiczny biały szum w otoczeniu gwiazd lub naturalne dźwięki, takie jak jadące pociągi, w otoczenie metra). Celem 2 jest określenie, w jakim stopniu statyczny biały szum może poprawić równowagę (zmniejszyć kołysanie postawy) w dynamicznym środowisku wzrokowym u osób z utratą czucia i bez niej. Aby osiągnąć ten cel, 3 grupy uczestników zostaną przetestowane w tym samym środowisku wizualnym, ale tutaj porównamy ich kołysanie się w pozbawionym dźwięku dynamicznym środowisku wizualnym ze statycznym białym szumem.

System: Wizualizacje zostały zaprojektowane w języku C# przy użyciu standardowej wersji Unity Engine 2018.1.8f1(64-bit) (© Unity Tech., San Francisco, Kalifornia, USA). Sceny będą wyświetlane za pomocą zestawu słuchawkowego HTC Vive (Taoyuan City, Tai-wan) kontrolowanego przez laptopa Dell Alienware 15 R3 (Round Rock, TX, USA). Vive ma wbudowane śledzenie pozycji działające z częstotliwością 60 Hz i częstotliwością odświeżania 90 Hz. Dźwięki będą dostarczane przez Bose (Bose Corporation, Fram-ingham, MA, USA) bezprzewodowe słuchawki QuietComfort 35 II z aktywną redukcją szumów i dźwiękiem przestrzennym 360º. Proces tworzenia wskazówek dźwiękowych obejmował ponad 20 godzin nagrań pola dźwiękowego w oparciu o docelowe sceny i ich poziomy intensywności w Nowym Jorku. Sygnały dźwiękowe zostały uchwycone za pomocą mikrofonu Sennheiser Ambeo w formacie Ambisonics pierwszego rzędu. Dźwięki tła połączyły się z procesem projektowania dźwięku, który obejmował symulację szczegółowych dźwięków otoczenia występujących w środowisku naturalnym w celu opracowania rzeczywistej reprezentacji dźwiękowej. Pliki audio zostały przetworzone w Wwise i zintegrowane z Unity. Kołysanie posturalne zostanie zarejestrowane przy 100 Hz przez oprogramowanie Qualisys dla platformy siłowej Kistler 5233A (Winterthur, Szwajcaria).

Zbieranie danych: Potencjalnie kwalifikujący się uczestnicy wypełnią formularz demograficzny i przejdą następujące badania diagnostyczne w Instytucie Uszu: test kaloryczny, test impulsów wideo głowy (vHIT), przedsionkowy potencjał wywołany miogeniczny oka/szyjki macicy i audiogram. Badania wizualne i somatosensoryczne zostaną również przeprowadzone w Ear Institute. Oczekuje się, że pierwsza sesja potrwa 2,5 godziny. Uczestnicy otrzymają kwestionariusze do wypełnienia w domu lub na następnej sesji. Inwentarz Upośledzeń Zawrotów głowy (DHI) został zaprojektowany w celu zidentyfikowania trudności, jakich może doświadczać pacjent z powodu zawrotów głowy. Pewność równowagi specyficznej dla czynności (ABC) jest miarą pewności w wykonywaniu różnych czynności ambulatoryjnych bez upadku lub poczucia „niestabilności”. Inwentarz Stanu i Cechy Lęku (STAI) ocenia nasilenie objawów lękowych i uogólnioną skłonność do lęku. 12-itemowa Skala Mowy, Przestrzenności i Jakości Słuchu (SSQ12) to ważna, krótka wersja oryginalnego kwestionariusza SSQ, która zapewnia wgląd w codzienne skutki ubytku słuchu. Protokół wirtualnej rzeczywistości (testowany przez PI w NYU Human Performance Laboratory) obejmuje 12 warunków: 2 środowiska (abstrakcyjna prezentacja gwiazd, stacja metra) X 2 efekty wizualne (ruchome, statyczne) X 3 dźwięki (dynamiczne, brak, statyczne) biały szum), każdy powtórzony 3 razy, w sumie 36 prób. Zostanie on losowo wybrany i ukończony w ciągu 1-2 sesji, w zależności od potrzeb, z których każda trwa do 90 minut. Dźwięki będą odtwarzane na najwyższym poziomie, wygodnym dla uczestnika. Sceny trwają 60 sekund. Podczas wszystkich sesji pacjenci będą wypełniać Kwestionariusz Choroby Symulatora, służący do monitorowania objawów uczestników.

Analiza danych: Dla każdej z 3 interesujących nas miar i dla każdego środowiska dopasujemy liniowy model efektów mieszanych. Każdy model będzie zawierał główne efekty grupy, stan wizualny i słuchowy, a także wszystkie dwu- i trójstronne interakcje. Modele będą również kontrolować wyniki testów kalorycznych i testu impulsów głowy wideo (vHIT), a także utratę słuchu związaną z wiekiem i wiek. Dla celu 1 ocenimy istotność kontrastów między dźwiękami bez dźwięku a dźwiękami dynamicznymi dla różnych warunków wizualnych i grup. W przypadku celu 2 to samo zostanie zrobione dla kontrastów pomiędzy brakiem dźwięków a dźwiękami statycznymi. Modele te szacują różnicę w wizualnym ważeniu i ponownym ważeniu między grupami, maksymalizując informacje, które możemy uzyskać z danych, uwzględniając nieodłączny wielopoziomowy projekt badania (osoba, warunki, powtórzenia). Ponieważ każda osoba wykonuje różne próby dla każdego warunku, liniowy model efektów mieszanych uwzględnia te źródła zmienności. Wartości P dla efektów stałych zostaną obliczone przy użyciu przybliżenia Satterthwaite'a dla stopni swobody dla rozkładu T80. Ponadto opisowo zbadamy związek między DP, obszarem, zgłaszanymi przez siebie wynikami (DHI, ABC, STAI, SSQ12) i wiekiem.