Сенсорная интеграция слуховых и визуальных сигналов в различных контекстах

Введение: Цель 1 – установить роль сгенерированных и естественных звуков в постуральном контроле с учетом визуальной среды и сенсорной потери. Для этого исследователи будут измерять постуральные колебания у лиц с односторонней периферической вестибулярной гипофункцией (n = 45), лиц с SSD (n = 45) и контрольной группы того же возраста (n = 45). Они будут протестированы в иммерсивной среде виртуальной реальности, отображающей абстрактный трехстенный дисплей со звездами или станцией метро. В каждой среде мы сравним изменения постуральных колебаний в ответ на визуальные (статические, динамические) и слуховые возмущения (отсутствие звука, динамический звук, т. среда метро). Цель 2 состоит в том, чтобы определить, в какой степени статический белый шум может улучшить баланс (уменьшить постуральное влияние) в динамической визуальной среде у людей с сенсорной потерей и без нее. Для достижения этой цели 3 группы участников будут протестированы в одной и той же визуальной среде, но здесь мы сравним их влияние в динамической визуальной среде без звука со статическим белым шумом.

Система: визуальные элементы были разработаны на языке C# с использованием стандартной версии Unity Engine 2018.1.8f1 (64-разрядная версия). (©Unity Tech., Сан-Франциско, Калифорния, США). Сцены будут транслироваться через гарнитуру HTC Vive (город Таоюань, Тайвань), управляемую ноутбуком Dell Alienware 15 R3 (Раунд-Рок, Техас, США). Vive имеет встроенное позиционное отслеживание с частотой 60 Гц и частотой обновления 90 Гц. Звук будет передаваться через беспроводные наушники Bose QuietComfort 35 II с активным шумоподавлением и пространственным звуком на 360º. Процесс создания слуховых сигналов включал более 20 часов записи звукового поля на основе целевых сцен и уровней их интенсивности в Нью-Йорке. Слуховые сигналы были записаны с помощью микрофона Sennheiser Ambeo в формате Ambisonics первого порядка. Фоновые звуки были объединены с процессом звукового дизайна, который включал моделирование подробных звуков окружающей среды, существующих в естественной среде, для создания звукового представления реального мира. Аудиофайлы были обработаны в Wwise и интегрированы в Unity. Постуральные колебания будут записываться с частотой 100 Гц с помощью программного обеспечения Qualisys для силовой платформы Kistler 5233A (Винтертур, Швейцария).

Сбор данных: потенциально подходящие участники должны заполнить демографическую форму и пройти следующий диагностический скрининг в Институте уха: калорический тест, импульсный видеотест головы (vHIT), глазной / цервикальный вестибулярный вызванный миогенный потенциал и аудиограмма. В Институте уха также будет проведен визуальный и соматосенсорный скрининг. Ожидается, что первая сессия займет 2,5 часа. Участники получат анкеты для заполнения дома или на следующем занятии. Опросник инвалидности по головокружению (DHI) был разработан для выявления трудностей, которые пациент может испытывать из-за головокружения. Уверенность в балансе для конкретных видов деятельности (ABC) — это мера уверенности в выполнении различных амбулаторных действий без падений или ощущения «неустойчивости». Опросник тревожных состояний (STAI) оценивает тяжесть симптомов тревожности и общую склонность к тревожности. Шкала речи, пространственного восприятия и качества слуха, состоящая из 12 пунктов (SSQ12), представляет собой достоверную короткую версию исходной шкалы SSQ, которая дает представление о ежедневном воздействии потери слуха. Протокол виртуальной реальности (тестирование PI в Лаборатории человеческой деятельности Нью-Йоркского университета) включает 12 условий: 2 среды (абстрактное отображение звезд, станция метро) X 2 визуальных эффекта (движущиеся, статичные) X 3 звука (динамические, отсутствие, статичные белый шум), каждый из которых повторяется 3 раза, всего 36 попыток. Он будет рандомизирован и завершен в течение 1-2 сеансов, по мере необходимости, до 90 минут каждый. Звуки будут воспроизводиться на самом высоком уровне, удобном для участника. Сцены длятся 60 секунд. На протяжении всех сессий пациенты будут заполнять Анкету Симулятора Болезни, используемую для мониторинга симптомов участников.

Анализ данных: для каждого из трех показателей интереса и для каждой среды мы будем использовать линейную модель смешанных эффектов. Каждая модель будет включать в себя основные эффекты группы, визуальное и слуховое состояние, а также все двусторонние и трехсторонние взаимодействия. Модели также будут контролировать результаты тестов калорийности и импульсного видеотеста головы (vHIT), а также потерю слуха, связанную с возрастом, и возраст. Для цели 1 мы оценим значимость контрастов между отсутствием звуков и динамическими звуками для различных зрительных условий и групп. Для цели 2 то же самое будет сделано для контрастов между отсутствием звуков и статическими звуками. Эти модели оценивают разницу в визуальном взвешивании и повторном взвешивании между группами, максимизируя информацию, которую мы можем получить из данных, учитывая присущую многоуровневую структуру исследования (человек, условия, повторения). Поскольку каждый человек выполняет различные испытания для каждого состояния, линейная модель смешанных эффектов учитывает эти источники изменчивости. P-значения для фиксированных эффектов будут рассчитаны с использованием приближения Саттертуэйта для степеней свободы для T-распределения80. Кроме того, мы будем описательно исследовать взаимосвязь между DP, областью, результатами, о которых сообщают сами люди (DHI, ABC, STAI, SSQ12) и возрастом.