Browsing by Subject "EEG"

Kaksikielisyyden yhdentymishypoteesi (engl. convergence hypothesis) esittää, että kehittyvän kielitaidon myötä ensimmäisen ja toisen kielen käsittelyyn käytetään jaettuja aivoalueita. On avoin kysymys, miten kaksikieliset käsittelevät sanatason kieliopillista eli morfosyntaktista tietoa yksikielisiin verrattuna. On esitetty, että äidinkielen morfosyntaktista ja sanastollista tietoa käsitellään aivotasolla eri mekanismein ja osittain eri aivoalueilla. Morfosyntaksin käsittelyn aivoperustaa on tutkittu paljon säännöllisten ja epäsäännöllisten verbien avulla, mutta aiheen tutkimus muilla sanaluokilla on jäänyt vähemmälle huomiolle. Taivutetut substantiivit sisältävät sekä syntaktista että sanastollista tietoa. Tässä pro gradu -tutkimuksessa selvitettiin ensimmäisen ja toisen kielen taivutettujen sanojen käsittelyä aivoissa tapahtumasidonnaisten jännitevasteiden avulla. Äidinkieleltään englanninkielisiltä yksikielisiltä (n=20) ja kaksikielisiltä (n=17), jotka olivat äidinkieleltään suomenkielisiä ja englantia toisena kielenä puhuvia, mitattiin aivosähkökäyrää passiivisen kuuntelun tilanteessa. Koehenkilöille esitettiin puhuttuja englannin- ja suomenkielisiä sanoja ja akustisesti samankaltaisia pseudosanoja, joista osa oli taivutettu suomen ja englannin monikon päättein (/s/ ja /t/). Morfosyntaksin käsittelyä eri kielitaustoilla tutkittiin vertailemalla taivutuspäätteille syntyneitä jännitevasteita. Englannin monikkopäätteelle /s/ syntyneet vasteet olivat kielestä riippumatta voimakkaampia, kun sanavartalona oli oikean sanan sijaan merkityksetön pseudosana. Tämä vaikutus jatkui pidempään, kun kyseessä oli oikein taivutettu englanninkielinen sana. Tulos on samansuuntainen kuin aiemmissa yksikielisillä tehdyissä tutkimuksissa. Vasteet suomen kielen päätteelle /t/ eivät tuottaneet vastaavaa eroa vasteissa, vaan suomea heikosti taitavilla englanninkielisillä aikainen vaste oikein taivutetuille suomen sanoille oli suurempi kuin taivutuspäätteellisille pseudosanoille. Sama vaikutus esiintyi myöhäisessä vasteessa kielitaustasta riippumatta. Äidinkielelle syntyneet aivovasteet eivät siis olleet täysin yhteneviä kaksikielisten ja yksikielisten välillä. Yksikielisillä havaittiin englanninkielisten sanojen yhteydessä vastakkainen vaikutus, jossa aikainen vaste oli suurempi, kun päätteeseen liitetyllä sanalla ei ollut merkitystä. Kokonaisuudessaan tulokset viittaavat siihen, että sujuvataitoiset vieraan kielen puhujat käsittelevät morfosyntaksia yhtenevästi syntyperäisten puhujien kanssa, mikä tukee yhdentymishypoteesia.

Objectives. The aim of the current study was to explore the associations between executive functions i.e. working memory, inhibition and cognitive flexibility and auditory event-related potential (ERP) response P3a in 10–11-year-old children. The P3a is considered to reflect involuntary orientation of attention. Previous studies have proposed a relation between P3a and executive functions but there is very little research on the subject. Methods. The data was collected as a part of Arts@School -project. Forty-six children who participated in both electroencephalography recording (EEG) and a test of executive functions during autumn semester of the fourth grade of primary school were included in the current study. Both measurements were conducted during normal schooldays at the school. Children’s executive functions were assessed with a computer-based Modified Flanker task. Event- related potentials were recorded with a multifeature paradigm including a standard sound, five deviant sound types and novel sounds. The stimuli were presented through headphones while the participants were watching a movie without sound. P3a responses to the novel sounds are examined in the current study. Results and conclusions. Cognitive flexibility was found to be associated with P3a latency. Children who performed faster in cognitive flexibility tasks had also faster P3a responses. Working memory and inhibition were not associated with P3a latency. The results of the study partially support the hypothesis that faster P3a responses reflect more mature executive functioning. None of the studied executive functions was related to P3a amplitude. According to the study, differences in executive functions are not associated with the magnitude of distraction caused by novel sounds.

Eläinten eri vireystilojen määrittelyssä käytetään hyödyksi käyttäytymisanalyysin lisäksi myös eri elinten elektrofysiologisia toimintoja. Unesta voidaan eläimilläkin erottaa REM-eli vilkeunivaihe ja hidasaaltounivaihe. Evoluution myötä kullekin eläinlajille on muodostunut lajille ominainen unirytmi, johon vaikuttavat mm. eläimen ekologinen asema, ympäristötekijät ja ravintotottumukset. Nukkumiseen käytetty kokonaisaika sekä REM-unen ja hidasaaltounen osuus unesta vaihtelevat huomattavasti lajeittain. Tyypillisesti saaliseläimillä unen kesto on hyvin lyhyt ja uni on jakautunut useampaan osaan vuorokaudessa. Hevosille ja naudoille on kehittynyt kyky nukkua lyhyitä ajanjaksoja hidasaaltounta myös seisaallaan. Ympäristötekijöistä erityisesti ympäristön virikkeellisyys ja lämpötila sekä eläimen kokema turvallisuuden tunne vaikuttavat huomattavasti unen määrään ja laatuun. Unen määrään ja rakenteeseen vaikuttavat ratkaisevasti myös yksilön ikä sekä ravinto. Tuotanto-olosuhteissa eläimen unikäyttäytymisen on mukauduttava tuotantoympäristön vaatimuksiia. REM-unta esiintyykin tuotanto-olosuhteissa kasvatetuilla eläimillä lähinnä öisin. Sairaudet voivat joko lisätä tai vähentää nukkumista. Tulehdussairauksille on tyypillistä unen määrän lisääntyminen sekä ihmisillä että eläimillä. Toisaalta taas esimerkiksi ruuansulatuskanavan sairauksien on todettu vähentävän naudan unta.

New words are acquired during childhood but also in adulthood, for example by learning neologisms or foreign languages. Known words differ from novel, previously unknown, words in that their phonological forms as well as meanings are stored in neural memory traces. This difference between familiar and novel words can also be seen in the event-related potentials (ERPs) for these stimuli measured by electroencephalogram (EEG). Earlier studies observed that when novel spoken words are presented repeatedly within a short (~14 – 30 min) exposure, the ERP response increases and begins to resemble the response to familiar words. This phenomenon is called rapid word learning, which purportedly reflects cortical memory trace formation for the newly acquired words. The neural memory trace formation for novel words with unfamiliar phonology, on the other hand, has been observed to be weaker. This Master’s thesis investigated the effect of articulatory rehearsal on rapid learning of novel words. Participants (n = 19) listened to familiar Finnish words and two types of novel words: wordforms with familiar phonology and non-native wordforms with unfamiliar phonology. Continuous EEG was recorded in two conditions with different tasks: participants were instructed to either attentively listen to and memorise the spoken word stimuli or repeat the words. aloud. The active training conditions were preceded and followed by passive listening of the same stimuli. Behavioural learning was tested with a word recognition test after both conditions. In this study the focus is on the results of the active training sessions. ERPs were analysed by comparing responses to each word type in the early, middle and late phases of attentive and articulatory training. An ERP response to novel wordforms (~50 ms after the point at which the word could be identified) was modulated by the type of training and word type. During the attentive training the response to novel wordforms with familiar phonology increased, as expected. Responses to novel non-native wordforms and familiar words showed no significant changes during attentive listening. Within the articulatory rehearsal condition, however, responses to novel non-native wordforms but also to familiar words enhanced significantly. A later response ~135 ms after word disambiguation point increased during training irrespective of condition or word type. Behavioural word recognition did not differ between training conditions, and familiar words were recognised with highest precision. The ERP-results of this study suggest that attentive training enhances learning of novel words with native phonology while repeated articulation seems to enhance the formation of neural memory traces for novel non-native words.

Musiikilla ja musiikin harrastamisella voidaan tutkimustiedon perusteella tukea lasten kielellistä kehitystä ja kuulotiedon hermostollista käsittelyä. Musiikkia myös hyödynnetään paljon esimerkiksi lukivaikeudesta kärsivien kouluikäisten lasten kuntoutuksessa. Lukivaikeuden fonologisen selitysmallin mukaan häiriön syynä ovat heikosti muodostuneet puheäänne-edustukset kuuloaivokuorella. Nämä äänne-edustukset syntyvät oman äidinkielen puheäänteille jo varhaisessa vauvaiässä, joten lukivaikeuden fonologisen teorian näkökulmasta tukitoimet tulisi aloittaa jo hyvissä ajoin ennen kouluikää. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, vaikuttaako varhaisen vauvaiän musiikillinen ääniympäristö ja musiikilliset toiminnot kuuden kuukauden ikäisten vauvojen esikielelliseen kehitykseen tai puheäänten hermostolliseen käsittelyyn. Tutkimuksen aineisto kerättiin 34 vauvalta, joista yli puolella oli perinnöllinen alttius lukivaikeuden kehittymiselle. Vauvojen musiikillisia toimintoja ja esikielellistä kehitystä kartoitettiin vanhempien täyttämien kyselylomakkeiden avulla. Lisäksi vauvojen ollessa kuuden kuukauden ikäisiä he osallistuivat ERP-mittaukseen, jonka aikana heille soitettiin toistuvaa epäsanaa /ta-ta/, jonka jälkimmäisessä tavussa esiintyi satunnaisia äänen keston, korkeuden ja vokaalin muutoksia. Tämän jälkeen tarkasteltiin vauvojen viikoittaisen musiikille altistumisen määrän ja musiikillisten toimintojen yhteyttä heidän esikielellisen kehityksensä taitotasoon sekä puheäänten hermostollista käsittelyä heijastaviin ERP-vasteisiin. Tulosten perusteella musiikin hyöty vauvojen varhaiskehityksessä näyttää perustuvan pitkälti aktiivisen musiikillisen toiminnan ja sosiaalisen vuorovaikutuksen yhteisvaikutukseen. Erityisesti rytmin havaitse-miseen perustuvien sosiaalisessa vuorovaikutuksessa toteutettujen musiikillisten toimintojen, kuten tans-simisen ja rummuttelun määrä näyttää olevan yhteydessä vauvojen esikielellisen kehityksen tasoon. Tut-kimus antaa viitteitä siitä, millaisella kodin piirissä toteutettavalla musiikillisella toiminnalla voidaan tukea vauvojen esikielellisten taitojen kehitystä. Tulevaisuudessa musiikin sisällyttäminen osaksi lasten varhaiskasvatusta on mahdollisesti tehokkain kielellisen kehityksen tukitoimi myös lukivaikeuden kohdal-la.

Objectives: According to previous observations, the magnitude of variation in the working memory-related electroencephalographic (EEG) alpha oscillations between different subjects is remarkable. The purpose of this study was (1) to find out whether the standard deviation in the oscillatory responses between subjects and within the subject is greater in the alpha band than in the lower or higher frequencies, (2) to examine individual oscillatory responses of subjects, and (3) to localize the neural sources of working memory encoding and retrieval related alpha synchronization and desynchronization and study the effects of different source localizations to the observed oscillatory responses during an auditory working memory task. Methods: Eighteen subjects performed a modified version of Sternberg's memory search paradigm in which they were auditorily presented memory sets consisting of five words. The subjects' task was to decide whether the probe word was included in the previously presented memory set. EEG was recorded during the task and the data was analyzed using the event-related synchronization/desynchronization (ERS/ERD), clustering, and beamforming methods. Both averaged and individual alpha band event-related spectral perturbations (ERSP), standard deviations of ERSP responses between and within the subjects, power spectra of the subjects, and source localization results of the ERSP responses were examined. Results and conclusions: ERSP responses averaged across the subjects support previous studies: Alpha-band ERS was perceived during the memory encoding and alpha-band ERD during the memory retrieval. Standard deviations of the ERSP responses both in the group and individual level were greater in the alpha band than in the lower or higher frequencies. The individual ERSP responses varied remarkably which is not observed in studies that examine only averaged ERSP responses. Calculating distances between individual and averaged ERSP responses and clustering the obtained values provided important information on the individual variation of these responses. Memory encoding -related alpha ERS and memory retrieval -related alpha ERD sources were localized in the occipital and parietal brain areas when these responses were similar to those obtained via averaging across the subjects. This finding, which is new in connection with auditorily presented stimuli, corresponds to the results of previously conducted visual working memory studies and reveals important general level knowledge of connections between working memory processes and oscillatory EEG responses.