Czynniki wpływające na precyzję synchronizacji sensomotorycznej

Przedstawione w niniejszej pracy doświadczenia dotyczą wpływu czynników zarówno nisko-, jak i wysokopoziomowych na precyzję synchronizacji sensomotorycznej, a zatem tych czynników, które generalnie biorą udział w przetwarzaniu informacji czasowych zarówno w zakresie percepcji, jak i akcji. Pierwsza część pracy jest poświęcona analizie wpływu jednego z czynników niskopoziomowych - natężenia prezentowanych izochronicznie bodźców. Gdy ludzie synchronizują swoje ruchy (ręką, palcem itd.), zazwyczaj pojawiają się one przed danym bodźcem, zjawisko to znane jest jako średnia negatywna asynchroniczność (ŚNA). Jeden ze sposobów wyjaśnienia ŚNA [model akumulacji informacji sensorycznych [(SAM), Aschersleben, 2002] oparty jest na założeniu, iż wygenerowanie kodu kinestetyczno-czuciowego (reprezentacji ruchu) zabiera więcej czasu niż wygenerowanie kodu/reprezentacji bodźca słuchowego lub wzrokowego. Zgodnie z tą koncepcją zwiększanie natężenia bodźca skraca czas akumulowania informacji sensorycznej, co powoduje wzrost ŚNA. Ta hipoteza była testowana w pierwszej części dysertacji. Manipulowanie natężeniem prezentowanych sekwencji bodźców nie miało wpływu na dokładność synchronizacji, jednakże zmieniało wielkość czasu reakcji na te same bodźce, co zresztą wielokrotnie wcześniej zostało wykazane. Uzyskane rezultaty (niezgodne z hipotezą SAM) wskazują na udział odmiennych mechanizmów przetwarzania czasowości w zadaniach synchronizowania się i reagowania na bodźce. Druga i trzecia część badań dotyczą wpływu czynników wysokopoziomowych: czasowej regularności i struktury metrycznej. Muzyka zazwyczaj wywołuje rytmiczne ruchy ciała. Jednak taka motoryczna synchronizacja z sekwencjami mowy jest rzadko spotykana. Po pierwsze, może to wynikać z izochroniczności bitów muzycznych (akcenty w mowie są zdecydowanie mniej regularne), po drugie, może za to odpowiadać hierarchiczna, metryczna struktura, a zatem regularność czasowa nie tylko w zakresie mocnych, ale też i nieakcentowanych nut. Obie hipotezy analizowane były za pomocą paradygmatu interferencji. Zadanie polegało na synchronizowani się z dźwiękami metronomu, podczas, gdy jednocześnie prezentowane były odpowiednio manipulowane dystraktory muzyczne, językowe lub mieszane. Sekwencje były porównywalne pod względem średniej wysokości muzycznej (częstotliwości podstawowej; hipoteza melodyczności) oraz natężenia poszczególnych dźwięków. Rezultaty pokazały, że ani intensywność dźwięków, ani ich wysokość, ani nawet sama tylko regularność bitów nie wpływa istotnie na efekt interferencji. Muzyka w większym stopniu utrudnia synchronizowanie się z metronomem niż mowa, pod warunkiem, że sekwencje językowe nie są recytowane miarowo zgodnie z metrum porównywalnym do struktury metrycznej muzyki. W ostatniej części pracy przeanalizowany został wpływ wykształcenia muzycznego na synchronizowanie się z metronomem podczas gdy jednocześnie prezentowane są dystraktory muzyczne i językowe. Zarówno muzyka, jak i mowa utrudniają wykonanie tego zadania osobom nie posiadającym muzycznego wykształcenia, ale także profesjonalnym muzykom. Nie mniej jednak muzycy efektywniej ignorują dystraktory muzyczne. Z drugiej strony synchronizacja z metronomem przy jednoczesnej prezentacji sekwencji językowych była w grupie muzyków bardziej zakłócona niż u osób bez muzycznego wykształcenia. Taki rezultat sugeruje, iż intensywne szkolenie muzyczne rozwija umiejętność ignorowania materiału, który jest istotny z punktu widzenia szkolenia (tzn. muzyka), jednocześnie taki trening sprawia, iż podlegające mu osoby stają się bardziej wrażliwe na właściwości rytmiczne występujące w materiale innego typu (np. mowa). Na podstawie wyników otrzymanych za pomocą paradygmatu interferencji w drugiej i trzeciej części dysertacji można stwierdzić, że za proces synchronizacji sensomotorycznej z bodźcami, które różnią się w zakresie właściwości rytmicznych (regularności i metrum) odpowiadają przynajmniej częściowo odmienne mechanizmy. Prawdopodobnie w wyniku treningu w trakcie nabywania wykształcenia muzycznego, w szczególności z powodu intensywnego przetwarzania materiału muzycznego, funkcjonowanie tych mechanizmów staje się bardziej automatyczne. Główny wniosek płynący z pracy: szczególnie istotne dla procesu synchronizacji sensomotorycznej są czynniki wysokopoziomowe (czasowa regularność i struktura metryczna). Czynniki niskopoziomowe wpływają na precyzję wykonania tego zadania tylko nieznacznie, a jeśli chodzi o natężenie izochronicznie prezentowanych bodźców, z którymi mamy się synchronizować, to w ogóle nie udało się wykazać wpływu.

The experiments presented in this dissertation concern the effects of low-level and high-level factors on the precision of sensorimotor synchronization. These factors generally affect timing processes in both perception and action. The first part of the dissertation is devoted to one low-level factor, namely the intensity of the stimulation. When people synchronize taps with isochronously presented stimuli, taps usually precede the pacing stimuli, a phenomenon known as negative mean asynchrony (NMA). One explanation of NMA [sensory accumulation model (SAM), Aschersleben, 2002] is based on the hypothesis that more time is needed to generate a central code for kinesthetic-tactile information than for auditory or visual stimuli. The SAM predicts that increasing the intensity of the pacing stimuli shortens the time for their sensory accumulation, thereby increasing NMA. This prediction was tested in the first part of this study. Higher intensity led to shorter reaction times. However, intensity manipulation did not affect NMA in the synchronization task. This finding is not consistent with the predictions based on the SAM. Discrepancies in sensitivity to stimulus intensity between sensorimotor synchronization and reaction-time tasks point to the involvement of different timing mechanisms in these two tasks. The second and third sections of this dissertation concerned high-level factors: temporal regularity and metrical structure. Music has a pervasive tendency to rhythmically engage our body. In contrast synchronization with speech is rare. Music’s superiority over speech in driving movement probably results from isochrony of musical beats, as opposed to irregular speech stresses. Moreover, the presence of regular patterns of embedded periodicities (i.e., meter) may be critical in making music particularly conducive to movement. We investigated both these possibilities using an interference paradigm. Participants synchronized to isochronous auditory stimuli (target) while music and speech distractors were presented in one of various phase relationships with respect to the target. The stimuli were manipulated in terms of beat/stress isochrony and average pitch to achieve maximum comparability; in the last experiment in this section the distractors were songs performed with lyrics, on a reiterated syllable, and spoken lyrics, all having comparable meter. Music perturbed synchronization with the target stimuli more than speech fragments (neither pitch nor intensity were crucial factors). Music superiority over speech disappeared when distractors shared isochrony and comparable meter. The last part of this dissertation was tested the effect of musical expertise on sensorimotor synchronization to an isochronous sequence while music and speech distractors are presented. Both music and speech distractors perturbed sensorimotor synchronization with the target sequence in both non-musicians and experts group. However musicians were able to ignore the music distractor more effectively than non-musicians, while their synchronization was particularly distrupted by the speech distractor. This finding suggests that musical training develops the ability to ignore auditory material which is relevant to the training (i.e., music) while making participants more sensitive to rhythmic features of other materials (e.g., speech stimuli). Based on the results obtained in second and third section of this dissertation using the interference paradigm it can be concluded that sensorimotor synchronization with isochronous stimuli which differ in rhythmical features (regularity and meter) may be based on partly distinct mechanisms. These mechanisms are likely to become more automatic as a result of musical training, in particular for the processing of musical material. General conclusion of the thesis: the role of the tested high-level factors (temporal regularity and metrical structure) is particularly crucial for sensorimotor synchronization. Low-level factors affects this task only marginally. Indeed, the intensity of pacing stimuli revealed no effect on sensorimotor synchronization.