Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by discipline "Cognitive science"

Sort by: Order: Results:

  • Rikander, Heli (2020)
    Objectives and theoretical background: Traditionally, it has been considered that the relation between word and meaning is arbitrary, but this traditional view has been challenged. Sound symbolism refers to an association that links a word to its reference on perceptual or semantic level. Thus, the phonetic form of a word could serve as a cue for understanding the meaning of the word. Sound symbolic associations may have contributed to the evolution of language, as well as facilitate language and word learning. This study focuses on the association between a vowel sound and spatial distance, a phenomenon known as vowel-distance association. The goal of this study is to investigate, whether there is a sound symbolic association between vowel frontness, openness or roundness and spatial distance. Previous studies suggest that front vowels are associated with spatial proximity (close) and back vowels with spatial distance (remote). However, there is presumably only one experimental study that has confirmed such vowel-distance association, and it was conducted with English speaking participants, and vowel features were not properly controlled. This study aims to replicate the association in a new language group. With more efficient control of the basic vowel features, the study aims to clarify, whether vowel-distance association is merely based on vowel frontness or vowel openness and/or roundness as well. Methods: To investigate the role of vowel frontness, openness and roundness in vowel-distance association, this study utilized a novel behavioural setting. The experiment consisted of four blocks, and during each of these blocks, two distinct vowels were visually presented to the participant ([i] – [o], [i] – [æ], [ø] – [e] and [ø] – [o]). The participants (N = 25) were native Finnish speakers, and they were instructed to pronounce the presented vowel and simultaneously move their hand on a close or remote response button. Manual reaction times, vocal reaction times and acoustic parameters of the sound (F0, F1, F2, intensity) were recorded during the experiment. The reaction time data and the acoustic data were analysed with repeated measures ANOVA, and special attention was paid to the interaction effects of block, vowel and distance. Results and conclusions: The previously discovered vowel-distance association was only partially replicated in this study, and some of the results contradict with the idea that vowel-distance association is merely based on vowel frontness. In the first block of the study, back vowel [o] was associated with remoteness, but front vowel [i] was not associated with closeness. In the second block, open front vowel [æ] was associated with remoteness and closed front vowel [i] with closeness. In the third block, round front vowel [ø] was associated with remoteness, whereas unrounded front vowel [e] did not show any associations. In the last block, round front vowel [ø] was associated with remoteness and round back vowel [o] with closeness. Taken together, this study does not provide strong support for the vowel-distance association based on vowel frontness. Instead, the study suggests that vowel-distance association may be modulated by vowel openness and/or roundness, but further research on this topic is needed. This study also revealed a presumably novel finding that the distance of hand movement affects the intensity and fundamental frequency of vowel pronunciation.
  • Kuosma, Katariina (2018)
    Tavoitteet. Ventraalinen sensomotorinen aivokuori (vSMC) on keskeinen puheen tuoton liikkeitä säätelevä alue, mutta sen tarkka hermostollinen järjestäytyminen on erityisesti äänteiden tuoton osalta edelleen epäselvä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa vSMC:n äänteiden tuottoon liittyvää hermostollista järjestymistä terveillä koehenkilöillä ja selvittää, pystytäänkö navigoidulla transkraniaalisella magneettistimulaatiolla (nTMS) saamaan esiin alueen hermostollinen järjestäytyminen vastaavasti kuin aiemmin suoraan aivokudoksen päältä tehdyillä tutkimuksilla. Stimulaatio häiritsee ohimenevästi mutta turvallisesti aivojen toimintaa. nTMS:n etuna on mahdollisuus löytää aivokuorelta alueet, jotka ovat kausaalisesti yhteydessä puheen tuottoon ilman invasiivista kraniotomiaa. Menetelmät. Tutkimukseen osallistui 5 koehenkilöä, joiden aivojen anatomisia rakennekuvia käytettiin TMS-stimulaation tarkassa kohdentamisessa. Kokeen aikana koehenkilöt lukivat ääneen näytöllä esitetyn tavun samalla, kun äänteiden tuottamista pyrittiin häiritsemään vasemman aivopuoliskon vSMC:lle kohdennetulla nTMS-stimulaatiolla. Yksittäisen koetilanteen aikana esiintyi kaksi tavua, joiden järjestys oli pseudorandomoitu, ja koetilanteiden järjestys oli kontrolloitu koehenkilöiden välillä. Tavut oli valittu suomen kielessä esiintyvistä äänneyhdistelmistä siten, että niissä esiintyvät äänteet tuotetaan eri ääntämispaikoissa ja eri artikulaatioelinten liikkein, jolloin pystyttiin tutkimaan kielen, leuan ja kurkunpään toiminnan säätelyä. Yhteensä tavuja oli 10 ja lisäksi koehenkilöt tuottivat kaksi nonverbaalia suun motoriikkaa edellyttävää liikettä. Tavujen ja nonverbaalien liikkeiden tuottolatenssi mitattiin äänittämällä. Kaikkia tuottoja oli 120 toistoa ja jokaista tuottoa edelsi neljän yksittäisen TMS-pulssin jono. Pulssi annettiin vSMC:n sisällä eri sijainteihin ja stimulaatiopaikan koordinaatit tallennettiin, jolloin pystyttiin määrittämään vSMC:n alueet, joiden stimulaatio hidastutti tuottoa. Tulokset ja päätelmät. Puheen tuottoon liittyviä ja nonverbaaleja artikulaatioelinten liikkeitä säädellään tämän tutkimuksen mukaan osittain toisistaan erillisillä vSMC:n hermosolupopulaatioilla. Säätelyyn osallistuvien alueiden sijainnissa oli koehenkilöiden välillä vaihtelua, mutta jokaisella koehenkilöillä äänneyhdistelmien tuotto hidastui joko osittain tai kokonaan toisistaan erotettavien alueiden stimuloinnista. Tavutuottoa hidastutti useamman alueen stimulointi vSMC:llä tavun sisällä sekä tavujen välillä vertailtuna. Tämän tutkimuksen mukaan nTMS on lupaava menetelmä vSMC:n artikulaation tuottoon liittyvän hermostollisen järjestäytymisen tutkimiseen.
  • Räsänen, Mari (2018)
    The aim of this study is to examine the development of selective and divided attention in adolescence using functional magnetic resonance imaging (fMRI) and behavioral measures. Although the prefrontal cortex, a key area for attention and cognitive control, is thought to mature well into adulthood, few studies have examined the development of attention in adolescents and young adults. No fMRI studies have been conducted on the development of divided attention. In this study, development was examined both cross-sectionally and longitudinally to also assess the possible differences in the results they produced, as nearly all previous studies have been cross-sectional. Brain activity was measured from 103 participants aged 13–22 who were divided into three age cohorts. The youngest two cohorts were measured again after 1.5 years for the longitudinal study. While in the scanner, participants performed a sentence congruence task where they were instructed either to attend to only the speech or text stimulus or divide their attention between both modalities simultaneously. The cross-sectional results showed improvement in task performance between the youngest cohort (13– 14y.) and the older cohorts in both selective and divided attention tasks. No difference was found between the older two cohorts (16–17y. and 20–22y.) However, the longitudinal results did not indicate clear performance improvement with age in either task type. According to the longitudinal fMRI results from age 13–14 to 15–16, in the selective attention task brain activity decreased mainly in the medial prefrontal area and activity increased slightly in parietal regions. In the divided attention task, the decreased prefrontal activity was more lateral. From age 16–17 to 18– 19, increased activity in motor regions and precuneus was found in both tasks. In general, the effects were very subtle, possibly due to a short measurement interval and relatively small cohort sizes. The cross-sectional results indicated quite a different pattern of change in brain activity, concentrated on temporal areas. This difference in results emphasizes the importance of conducting longitudinal developmental studies in the future. Although the effects were not large, the longitudinal fMRI results were in line with some previous findings that prefrontal areas are recruited less with age, so that activity in more posterior task-related areas increases. The current results suggest that some fine-tuning of the attention and cognitive control-related network still occurs from adolescence to early adulthood, as the prefrontal cortex and its connections mature.
  • Juurmaa, Kristiina (2017)
    Introduction: Attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) is among the most common childhood psychiatric disorders and is marked by persistent, age-inappropriate levels of inattention, hyperactivity and/or impulsivity. The present study examines cortical oscillations in adults diagnosed with ADHD/ADD during administration of T.O.V.A. (Test of Variables of Attention). T.O.V.A. is a continuous performance test (CPT) that measures the ability to sustain attention for a prolonged period of time. The motivation for the study is to contribute to the diagnostic picture of ADHD through the novel combination of T.O.V.A. with an EEG measurement. Parieto-occipital alpha and frontomedial theta are examined in particular as they have been linked to sustained attention as measured in CPTs. Methods: 53 adults diagnosed with ADHD/ADD and 18 healthy controls were recruited. Concomitant T.O.V.A. and EEG was measured. Oscillatory power in theta and alpha bands was compared between groups and between different behavioural conditions. Results & Conclusions: T.O.V.A. performance of healthy controls was more likely to be within normal limits as compared to ADHD/ADD diagnosed adults, and vice versa. There were moderate significant differences in commission errors, RT variability and d’ (response sensitivity) between groups. The control group tended to manifest higher theta synchronisation during correct inhibition trials. Given differences in behavioural performance, this result might be related to a higher sensitivity to task demands in the control group. However, there were no between-groups differences in frontomedial theta power and parietal or frontal alpha power. Further research should compare groups formed on the basis of not only diagnostic status but also of behavioural performance.
  • Savisaari, Olli (2020)
    Animations are a way to visualize change and bring inanimate objects life. Today, they are all arounds us: on digital billboards, info screens in shopping malls, websites and in our mobile phones. Major technology companies, such as Apple and Google have established their own guidelines for using movement and animations in digital interfaces. Yet, there is surprisingly little formal research on the topic. The question is, what are these guidelines based on? Existing research focuses on subjective perception of time, animation principles as well as combination of animations and sound in improving comprehension. However, systematic comparison between animation types and their effects on interfaces is absent from present literature. Therefore, this study answers how animation type impacts performance and change detection rates in visual tasks. This study was conducted as an empirical experiment, for which ten participants were recruited using university’s mailing lists. The experiment was carried out using a standard computer monitor, keyboard and head-mounted eye tracking equipment. Participants performed a dual task, consisting of five blocks of equal duration. The goal of the primary task was to keep attention in one part of the screen, and in secondary task participants reacted to visual changes animated on the screen. Performance in both tasks was measured using a combination of reaction times, verbal reports and eye tracking data. Data was analyzed with ANOVA as well as linear and generalized linear regression models, depending on the type of data under scrutiny. Presence of animations greatly improved reaction times and comprehension of change. Additionally, verbal reports differed considerably between animations, as did missed responses to the primary task. In other words, certain animations were noticed and reported with greater reliability and impaired performance in a simultaneous task less than other animations. In this regard, Slide animation performed best of the ones used in this study. In addition to finding measurable differences between animation types, the results were used to contribute to interaction design by establishing general animation guidelines. These guidelines are outlined at the end of this thesis.
  • Roikonen, Mira (2020)
    Rapid learning or fast mapping reflects the human brain’s ability to form new memory traces to novel words during exposure without the need for a long overnight consolidation period before the word can be used in conversation. This ability to acquire new words almost instantaneously may very well reflect how well-tuned the human language systems are to the phonemes of the native language. However, the neural basis of rapid learning has been largely unknown until recent neuroimaging studies. In this study on adult learners (n = 15), I recorded brain’s event-related potentials elicited by three different types of auditory bi-syllabic stimuli (native words, native pseudowords and pseudowords with unfamiliar phonemes, all acoustically closely matched) in a passive EEG-recording session before and after subjects participated in two types of training conditions. In the attend condition, subjects listened to a flow of stimuli while pressing a button when a target stimulus appeared. In the articulation condition subjects repeated out loud the heard stimuli. An auditory memory recognition test was administered after training to allow the comparison of neural learning effects to observable change in behaviour. Larger evoked responses were expected to correlate with better performance in the recognition task. All analyses were time-locked to the onset of the second syllable (critical disambiguation point/recognition point). A two-peak waveform was observed to all stimuli after both conditions, with the earlier peak appearing circa 40 ms and the later peak circa 140 ms after second syllable onset. Unlike in similar previous studies where responses increased as a result of learning, all responses decreased in magnitude. No statistically significant differences between the conditions were observed. This may have been due to either the small sample size, test subject fatigue or suppression effects due to repetition, masking any possible learning effects. For the late peak, native pseudowords evoked significantly stronger responses than native words or non-native pseudowords. Performance in the memory recognition task was good (above chance for all stimuli in both conditions), and as such learning cannot be excluded even though statistically significant differences in the evoked responses were not found. Further research and re-exploration of the data acquired here utilising source modelling might enable to assess in more detail the effect of attentive listening vs. articulation in rapid learning.
  • Lukin, Nina (2020)
    Tavoitteet. Sosiaalisten robottien ulkonäön vaikutuksia ihmisiin ei ole juuri tutkittu, vaikka sosiaaliset robotit yleistyvät jatkuvasti ammatillisessa, etenkin terveydenhuollon, kontekstissa. Tutkielman tavoitteena on tutkia ensin eroja ihmis- ja robottisairaanhoitajan suorittaman pakkolääkinnän moraalisessa tuomitsemisessa. Tämän jälkeen tarkastelen jatkotutkimuksella, onko sairaanhoitorobotin ulkonäöllä ja söpöydellä vaikutusta pakkolääkinnän moraaliseen tuomitsemiseen. Sairaanhoitorobotteja tarkastellaan söpöysskaalalla—söpöys valikoitui mielekkääksi muuttujaksi, koska suuri osa eri aloilla käytettävistä sosiaalisista roboteista on korostetun söpöjä. Aiempien tutkimusten perusteella viehättävä ulkonäkö ja söpöys vaikuttavat havaitsijan tekemään arviointiin ja päätöksentekoon. Tarkastelen tutkielmassa söpöyden ja ulkonäön vaikutuksia sosiaalisten robottien kontekstissa. Menetelmät. Tutkielmaan kerättiin kaksi kokeellista aineistoa, toinen pääkaupunkiseudulta ja toinen Internet-tutkimuksena. Kokeissa oli 135 ja 214 osallistujaa. Tutkimuksissa koehenkilöt lukivat tarinanpätkän, joka päättyi sairaanhoitajan suorittamaan pakkolääkintään tai potilaan tahdon noudattamiseen. Tarinan toimijan (ihmissairaanhoitaja tai robotti) päätöstä arvioitiin kysymysten avulla (kuinka loukkaava tai epäinhimillinen päätös oli, oliko päätös oikea tai tarpeellinen). Koehenkilöt arvioivat kysymyksiä porrastetulla Likert-asteikolla (“Täysin eri mieltä” – “Täysin samaa mieltä”). Ensimmäisessä tutkimuksessa tarkasteltiin ihmis- ja robottisairaanhoitajan pakkolääkintäpäätöstä neljällä satunnaistetulla koeasetelmalla. Toisessa tutkimuksessa tarkasteltiin vain sairaanhoitorobottia ja tarinanpätkään oli liitetty robotin kasvokuva, joka vaihteli skaalalla “ei söpö, keskivertosöpö, söpö”. Tarinanpätkistä ja robottien variaatioista muodostui kuusi koeasetelmaa, jotka oli satunnaistettu järjestyksen ja koehenkilöiden sijoittamisen osalta. Tulokset ja johtopäätökset. Ensimmäisen tutkimuksen perusteella havaittiin, että robotti- ja ihmissairaanhoitajiin kohdistuvat moraaliset arviot eroavat toisistaan paitsi silloin, kun sairaanhoitorobotti noudattaa potilaan omaa tahtoa. Toisen tutkimuksen perusteella suoraa ulkonäkövaikutusta moraalisiin arvioihin ei havaittu, joskin osa tuloksista oli lupaavia ja kiinnostavia lisätutkimusten kannalta.
  • Peltonen, Niina (2020)
    Objectives The purpose of this thesis is to study physiological connections during emotion, and investigate whether emotional synchrony predicts cognitive performance. It is widely acknowledged emotions affect human behavior extensively, however, less is known about how different processes of emotional regulation are related. These relations can be studied by measuring emotional physiological synchrony, determined as the index value of similarities between physiological processes that are recorded while experiencing emotion. When people experience emotions, activity of bodily functions changes, and the synchrony measure is meant to reflect whether the changes vary in the same manner. Multiple different methods for determining the emotional synchrony have been suggested, yet there is no established practice. In this thesis, a new method for determining emotional physiological synchrony is presented. Also, cognitive performance is measured to understand whether synchrony has a relationship with behavioral outcomes. The research question of this thesis is: Does synchrony of emotional responses predict cognitive performance? Methods 32 subjects participated in the experiment in which three signals—electrodermal activity (EDA), electroencephalography (EEG) and facial electromyography (fEMG)—were recorded while subjects’ performed in cognitively loading and emotionally arousing tasks. Cognitive performance was measured by Visual Search and Mental Arithmetic tasks. Emotional synchrony was determined based on each subjects’ physiological activity during Mental Imagery task, in which subjects recalled their emotional memories. A new method for determining the synchrony was created, consisting of two approaches: Approach 1 for investigating the synchrony of physiological responses over time, within one emotion, and Approach 2 investigating synchrony of physiological responses between two emotions, averaged over time. Both approaches employed Kendall correlation and cosine similarity analysis. The physiological responses extracted from the signals included: skin conductance response (SCR) from EDA, frontal alpha asymmetry (FASYM) from EEG, and corrugator supercilii (CRG), zygomaticus major (ZYG) and orbicularis oculi (ORB) from fEMG. The relationship between synchrony indices and cognitive performance was explored with linear models. Results It was found that strong synchronization between facial muscles ZYG and ORB corresponded to the positiveness of emotions having greatest activation during highly arousing positive emotions: enthusiasm, joy and triumph. This synchrony was linked with increased performance in Visual Search tasks, indicating that subjects whose facial muscle activation synchronized during Mental Imagery, tended to achieve better performance scores in Visual Search.
  • Falcon, Mari (2020)
    Objective. In cognitive neuroscience empathy is defined as a set of skills and tendencies that enables us to interpret and predict the mental states and actions of others and share emotional states and the experience of others. These skills and tendencies are important for successful interaction and in most situations rely heavily on natural social cues. In addition to verbal cues, these natural cues consist of for example facial expressions, bodily gestures, and prosody of speech. Also, a shared environment that enables for example eye contact and joint attention have previously been found beneficial for empathy. However, a growing percentage of our social interaction takes place in online environments where many of these features found important during face-to-face interaction are absent. A great body of evidence exists on the decrease in empathy skills during online compared to face-to-face interaction. A fair amount of research also exists on the neural foundation underlying empathy. Research on how this decrease in empathy processes during online interaction can be observed on the neural level is however limited. One phenomenon found to occur during face-to-face interaction is the synchronization of the brain's electric activity between collaborating individuals. Associations between this neural synchrony and the quality of interaction have also been found. The purpose of this study is to investigate 1) whether inter-brain synchrony occurs during online collaboration in the absence of natural social cues and 2) whether this synchrony is associated with the empathy skills of the collaborating individuals. Methods. The subjects of the study consisted of 21 pairs, each in which the two subjects knew each other in advance and decided to participate in the study together. The subjects first completed individual empathy tests, after which their task was to play a collaborative online car game together in separate physical locations during which one of the subjects was to control the speed while the other was to control the direction of the car. During this task, the neural activity of each subject was measured with EEG. The inter-brain synchrony between the collaborating individuals was studied by investigating the associations of power in the theta, alpha, beta, and gamma frequency bands measured over the frontal, frontocentral, central, parietal, temporoparietal, and occipital regions between the two individuals. Results and Conclusions. Inter-brain synchrony specific to collaboration was found in the theta frequency band over the frontal, frontocentral, central, parietal, and temporoparietal regions; in the alpha frequency band over the frontocentral region; in the beta frequency band over the frontocentral, central, parietal, and occipital regions; and in the gamma frequency band over the frontocentral and central regions. This suggests that the synchrony in these frequency bands measured over these regions is related to computer-mediated collaboration. No significant associations were found between the inter-brain synchrony and empathy skills.
  • Moisseinen, Nella (2018)
    Aivoverenkiertohäiriö (AVH) on maailmanlaajuisesti merkittävimpiä kielen ja auditiivisen havaitsemisen vaikeuksien aiheuttajia. Viime vuosikymmeninä musiikin ja kielen harjoittamisen on havaittu edistävän aivoissa paitsi modaliteetin sisäistä (kieli–kieli, musiikki–musiikki) havaitsemista myös siirtymävaikutusta erityisesti musiikista kielen havaitsemiseen. Tämä Pro Gradu -tutkielma selvitti äänikirjojen ja musiikin kuuntelun vaikutuksia varhaiseen puheen ja musiikin havaitsemiseen ensimmäisestä aivohalvauksesta toipuvissa aivoissa. Kontrolloituun tutkimusasetelmaan kuului kaksi interventioryhmää, joista toinen kuunteli päivittäin äänikirjoja ja toinen musiikkia ensimmäisten kahden kuukauden aikana aivohalvaukseen sairastumisesta; kontrolliryhmä ei saanut kuunneltavaa materiaalia. Potilaiden (N = 55) varhaista puheen ja musiikin havaitsemista aivoissa mitattiin äänisarjassa poikkeavan tavun (puhe) ja soinnun (musiikki) magneettisella poikkeavuusnegativisuusvasteella (magnetic mismatch negativity, MMNm) akuuttivaiheessa sekä seurantamittauksissa kolme ja kuusi kuukautta aivohalvaukseen sairastumisesta. Magnetoenkefalografisten (MEG) vasteiden lähteet aivoissa paikannettiin erotuskäyrien miniminormiestimaateilla (MNE) potilaiden yksilöllisissä, rakenteellisiin magneettiresonanssikuviin (MRI) perustuvissa aivomalleissa. Vasteiden lähteet rajoitettiin kuuteen puheen ja musiikin havaitsemisen kannalta keskeiseen alueeseen (keskimmäinen ja alempi otsalohkopoimu, ylempi ja keskimmäinen ohimolohkopoimu sekä supramarginaalinen ja kulmapoimu). Ryhmä- ja leesion hemisfäärin interaktiot analysoitiin tilastollisesti toistomittausten varianssianalyysillä näillä alueilla. Lisäksi interaktiotulokset korreloitiin (Pearson) neuropsykologiseen kuntoutumiseen verbaalisen muistin, työmuistin, kielen ja musiikin havaitsemisen osa-alueilla aivovasteiden laajemman osallisuuden selvittämiseksi auditiivisessa tiedonkäsittelyssä. Tutkimuksessa havaittiin, että äänikirjojen kuuntelu tehosti varhaista kielen havaitsemista vasemmanpuoleisilla otsalohkon alueilla kontrolliryhmään verrattuna; MMNm:n lateralisoituminen vasemmalle ilmeni kolme kuukautta aivohalvaukseen sairastumisesta ja oli lisäksi yhteydessä verbaalisen muistin paranemiseen äänikirjaryhmällä. Musiikin havaitseminen puolestaan herätti MMNm- ja P3a-komponentin yhdistelmän, jonka amplitudi vasemmalla alemmalla otsalohkopoimulla korreloi negatiivisesti työmuistin ja verbaalisen muistin paranemiseen kuusi kuukautta aivohalvaukseen sairastumisesta. Musiikin kuuntelu paransi suoriutumista, kun äänikirjojen kuuntelu oli yhteydessä kasvavaan amplitudiin ja heikkenevään työ- ja verbaaliseen muistiin; ilmiö todennäköisesti liittyy musiikin aikaansaamaan aktivaation levittäytymiseen aivoissa. Yhdessä tulokset viittaavat siihen, että äänikirjojen kuuntelu voi kehittää varhaista auditiivista havaitsemista kielimodaliteetin sisällä, joskaan se ei suoraan tue myöhempää, tarkkaavuuteen ja/tai musiikkimodaliteettiin liittyvää havaitsemista. Musiikin kuuntelu sen sijaan ei tue varhaista puheen havaitsemista suoraan, mutta voi edistää aivohalvauksen jälkeisiä plastisia muutoksia havaitsemisen ja verbaalisen muistin kannalta edullisemmalla tavalla.
  • Rinkkala, Paavo (2018)
    This master’s thesis studies spontaneous gaze strategies when driving on a curved path. Methods used in many previous curve driving studies have not been sufficiently precise to differentiate between possible gaze strategies drivers use during cornering (Lappi, 2013, Itkonen et al. 2015). The methods in this thesis make it possible to differentiate between different gaze strategy predictions by comparing driver’s horizontal gaze velocity and half of car’s yaw rate. Waypoint hypothesis (WP), where gaze follows targets on the future path, predicts negative linear correlation and specific -1:1 ratio between horizontal gaze velocity and half of car’s yaw rate. Tangent point hypothesis (TP) and other travel point gaze strategies predict no correlation. In addition to previous study by Itkonen et al. (2015), the yaw rate is varied for quantitative analysis of the gaze behaviour and the experiment is conducted in two different environments, simulator and real test track, for reliability and validity. Gaze and car telemetry data was collected during a slow acceleration on a circular path in similar simulated (n=15) and real environment (n=4). As predicted by the WP hypothesis, the results show a very strong linear negative correlation between car’s half yaw rate and horizontal gaze velocity in simulator (-0.91) and strong linear negative correlation in test track (-0.75) and regression analysis shows slopes close to -1:1 ratio between the variables (simulator: -0.96 and test track: -0.79). The results can be clearly observed even on individual level. This suggests that primary gaze strategy when cornering in a curve is to pursue local flow on waypoints on the future path. The slight differences in results between simulator and test track experiment are discussed. These quantitative results contribute to making more precise models of driver behaviour, that can help advance autonomous car designs and driver-vehicle interaction models. The results also help to make gaze strategies and visuomotor process theories more measurable and comparable in different environments.
  • Tammi, Tuisku (2019)
    Objectives. This thesis aims to explore temporal changes in task-related physiological arousal and their connection to performance in repeated trials of a steering task. Moderate physiological arousal is believed to direct attention towards task-relevant stimuli, leading to performance improvements, while too high or low arousal is detrimental (the Yerkes-Dodson law). However, this approach does not explicitly account for changes in arousal over time. In this study, temporal changes in task-related sympathetic arousal are modelled as habituation, which has traditionally been used to describe changes in orienting responses to repeated presentations of non-target stimuli. Habituation during task performance is interpreted in terms of predictability and significance, aiming to describe changes in attentional processing during learning in an evolutionarily plausible manner. Furthermore, connections between performance and individual differences in habituation rate and spontaneous (task-unrelated) sympathetic activity are examined. Finally, habituation is compared to deviations from predicted performance. Methods. Participants (N = 9) played a total of 40 trials of a high-speed steering task in eight sessions over a period of 2-3 weeks. Electrodermal activity during baseline and task performance was recorded in five sessions. Change in task-related skin conductance response (SCR) frequency over trials 1-5 within sessions was used to determine individual rates of habituation whereas SCR frequency during baseline indicated individual spontaneous activity. Trial-level difference scores were used to explore habituation and deviations from predicted performance (a power-law learning curve) within participants. Results and conclusions. Task-related arousal was found to decrease with repeated trials for all participants in nearly all sessions, indicating that a habituation model was successful in capturing changes in arousal in a task situation. Furthermore, sustained task-related arousal (slow habituation) was connected to better performance both between and within participants. High spontaneous activity, on the other hand, was associated with performance decrements. Taken together, these results suggest that temporal changes in task-related arousal during learning are related to the processing of task-relevant cues and may reflect motivational states that direct selective attention, while high spontaneous activity is related to performance decrements, perhaps due to interference from task-unrelated stress.
  • Kylmälä, Julia (2020)
    The aim of this thesis is to investigate the effects of the first hit in a round of mixed martial arts competition. The theoretical background comes from theories of psychological momentum. Following these theories, if the first hit is a robust starting point for positive and/or negative psychological momentum, the effect should show in the amount of hitting following the first attack. Perspectives for both self defence and combat sports are considered. Psychological momentum as a phenomenon remains controversial. It has previously been investigated in sports contexts where the opposing player’s actions have an effect on the other player. In a mixed martial arts match that effect is more immediate due to the physical proximity of the fighters to each other. Data was gathered both by viewing Ultimate Fighting Championships matches and from the Fight Metric website, which holds records for all Ultimate Fighting Championships matches. The data consists of a total of 104 matches. A series of linear mixed models is fitted to predict the first attacker’s total strikes based on the opponent’s reaction, and a contrast analysis is used to compare the conditions based on reaction. The main result is that on the third round of the match, if the fighter who hits first is blocked, he or she will hit more during that round. The conclusion is that the fighter attacking first strikes more if his or her attack is blocked, but only on the third round. While this implies that the third round is different from the first two, the reason for that is unclear. This finding can be used to inform combat sports coaches’ strategies, and should motivate further investigations to the significance of the first attack in both self defence situations and in combat sports.
  • Repo, Marko (2020)
    Aivoja tutkivien tieteiden kehityksen myötä nk. aivojenjäljittelyteknologia on noussut yleisen mielenkiinnon kohteeksi, herättäen ihmisissä sekä innostusta että vastustusta. Aiemmissa tutkimuksissa aivojenjäljittelyteknologian hyväksyttävyyttä koskevia arvioita on tarkasteltu suhteessa erilaisiin selittäviin taustamuuttujiin, kuten persoonallisuuteen ja arvoihin. Tutkimatta on kuitenkin toistaiseksi ollut erilaisten moraaliperiaatteiden yhteys aivojenjäljittelyteknologiaa koskeviin asenteisiin. Tässä tutkielmassa koetellaan aiemmissa kokeissa havaittujen ilmiöön liittyvien yhteyksien toistettavuutta, sekä uutena elementtinä tutkitaan välineellisen vahingonteon hyväksymisen sekä psykopatian yhteyttä aivojen jäljittelyä koskeviin moraaliarvioihin. Tutkimuksen hypoteesit esitettiin rakenneyhtälömallissa, joka esirekisteröitiin ennen aineistonkeruuta. Aineisto kerättiin kyselytutkimuksena internet-pohjaisesti Prolific-tutkimusalustan kautta ja se koostui 1004 vastaajasta. Moraaliarvioita aivojäljittelyteknologiasta mitattiin aiemmin kehitetyn Aivojen jäljittelyn hyväksyttävyys -tarinan ja tähän liittyvän kysymysjoukon avulla. Taipumusta utilitaristiseen päätöksentekoon mitattiin Joshua Greenen moraalidilemmoilla sekä Oxford Utilitarianism Scale -mittarilla. Psykopatiaa mitattiin The Short Dark Triad -mittarilla. Esitetyn mallin yhteensopivuutta havaintoaineiston kanssa arvioitiin tarkastelemalla joukkoa ennalta määritettyjä yhteensopivuusindeksejä. Mallivertailun tulokset tukivat keskeisimpiä hypoteesejä. Erityisesti alttius hyväksyä vahingonteko yleisen edun nimessä oli yhteydessä aivojen jäljittelyn suurempaan hyväksymiseen. Ennakoitua yhteyttä psykopatian ja aivojen jäljittelyn hyväksymisen välillä ei havaittu, mutta psykopatiaan läheisesti liittyvän machiavellismi oli yhteydessä aivojen jäljittelyn suurempaan hyväksymiseen. Tulosten pohjalta esitettiin useita mahdollisia jatkotutkimushypoteesejä. Tutkimuksen toivotaan edistävän kysymysten ympärillä käytävää vuoropuhelua ja auttavan erilaisten teknologista kehitystä koskevien eettisten arvostelmien ymmärtämisessä.
  • Sarasjärvi, Kiira (2018)
    Objective: In the present study we investigated neuronal synchronization in post-traumatic stress disorder (PTSD) during real-time fMRI neurofeedback (rt-fMRI NF). We a used inter-subject covariance (ISC) -based method to discover model-free stimulus-response patterns that conventional GLM-analysis is not able to detect. So far, ISC has never been implemented in block-design nor rt-fMRI NF experiments, and only two studies have applied the method in a clinical sample. However, we hoped to find some distinct patterns that could disclose some new information regarding the psychopathology of PTSD and effects of neurofeedback. Methods: The study combined three previously conducted studies that focus on teaching participants to self-regulate anterior cingulate cortex (ACC) activity (HC=24, PTSD=9). The participants lay in the fMRI scanner whilst ACC activity was controlled with the help of a social avatar. The participants were measured three times within one week to examine the effect of neurofeedback. The analyses were completed by using ISC to detect the model-free brain activity. A 2x4 repeated ANOVA was used to investigate the group and neurofeedback effects. The ACC was chosen as a region of interest to investigate synchrony in the target region. An additional 3x4 repeated ANOVA was completed to examine the within and between-group ISC differences during the task. Results: We discovered a higher ISC in the PTSD group in respect to healthy controls, along with a linear decrease of ISC in both groups throughout the experiment. The same pattern was also detected in the ROI-analysis. The additional 3x4 ANOVA revealed a cluster in the orbitofrontal cortex showing a higher ISC within the groups, in respect to between the group ISC. Conclusions: ISC-analyses demonstrate a new type of information regarding the brain mechanisms and connections in respect to the conventional brain analyses. Our results indicate a stronger ISC in PTSD-groups and during the start of the experiment. Moreover, the results are reversed with comparison to the conventional GLM-method – demonstrating a new type of information regarding the brain synchrony. These results could further solidify the importance of the individual strategy used during the experiment. Furthermore, the additional analysis argues for disorder-specific synchrony in PTSD patients that could be meaningful in the psychopathology of PTSD. The thesis proves the feasibility of the ISC-method to discover direct stimulus-response relationship patterns that conventional GLM-analysis are not capable of revealing. Furthermore, it creates new research questions that have not previously existed and therefore it can be applied to neuroimaging.
  • Ahlqvist, Milka (2019)
    Aiemmin lähinnä viihdyttämään tarkoitetut videopelit ovat nykyään toisille ammatti, toisille tapa opiskella ja joillekin jopa mahdollisuus kuntoutua. Silti pelaamisesta syntyvää kokemusta tutkimaan luotuja mittareita on validoitu varsin niukasti. Pelaajakokemus on käyttäjäkokemukseen (eng. user experience, UX) pohjautuva käsite, jolle ei vielä ole yhtä virallista määritelmää. Sen puuttuminen johtuu toisaalta suhteellisen nuoresta alasta, toisaalta hankalasta tutkimuskohteesta, jonka mittaamiseen perinteiset metodit eivät sovellu; siksi pelaajakokemusta mittaamaan on kehitetty monia erilaisia kyselyitä. Tutkielman tavoite oli vertailla keskenään kahta pelaajakokemusmittaria: kyselyitä Game Experience Questionnaire (GEQ, IJsselsteijn, de Kort, Poels, Jurgelionis ja Bellotti, 2007) ja Game Engagement Questionnaire (GEngQ, Brockmyer, Fox, Curtiss, McBroom, Burkhart ja Pidruzny, 2009). 39 testaajaa pelasivat kahta peliä kumpaakin noin kymmenen minuuttia ja vastasivat heti pelikertojen päätteeksi kumpaankin kyselyyn. Tulosten korrelaatioita tutkimalla haluttiin selvittää, mittaavatko kyselyt samaa asiaa, ja miten erityisesti kyselyiden samoin nimetyt skaalat suhteutuvat toisiinsa. Käyttämällä kahta erilaista peliä testattiin, säilyvätkö korrelaatiot pelin vaihtuessa, ja haluttiin varmistaa, että kumpikin kysely antaa erilaiset tulokset käyttäjäarvioiltaan ja oletettavasti pelattavuudeltaan eroaville peleille. Molemmat kyselyt erottivat pelit, mutta GEQ:lla mitattuna erot olivat vahvemmat. Tutkimus paljasti, että vaikka kyselyt ovat osittain päällekkäiset, eroja tuli näkyviin huonomman pelin kohdalla. Samoin nimetyt alaluokat eivät mittaa täysin samoja asioita, ja kumpaakin kyselyä olisi mahdollista kehittää sopivammaksi kaikenlaisille peleille. GEQ mittaa pelaajakokemusta monipuolisemmin, muttei ole yhtä vertailukelpoinen kuin unidimensionaalinen GEngQ.
  • Miettinen, Johanna (2017)
    Objectives. This study aimed to clarify the brain-level processing of face stimuli by examining event related potentials. The purpose was to examine whether it is appropriate to make conclusions about the localization of brain-level processing of face expression and identity. Additionally, the study wanted to clarify whether there are observable differences between expression processing and does the intensity of the expression affect on the brain-level differentiation of expressions. Prior studies about the perception of face stimuli have been heavily focused on the modular view of the information processing system, in which every cognitive function has its own anatomical correlates and where the modules are clearly distinguishable from each other. The opposing view to this is the network-assumption in which the confines between modules are vague. Knowledge about these cognitive processes is crucial when new rehabilitation forms are being developed for people, from whom face perception is abnormal. Methods. 17 healthy test subjects took part in the study. In total, subjects were presented with 112 face stimuli, in which face expression and identity varied systematically. Based on prior studies, the event related potentials, which are known to be present in the perception of face stimuli were especially studied: the positive or negative fluctuations that occur 100, 170 and 250 milliseconds after the presentation of face stimulus (so called P1, N170 and N250 components). The effects of expressions and identities on the event related potentials were examined with traditional one-variable analysis (comparison of averages) as well as with multiple variable methods (comparison of correlations of distributions), which better expose the changes caused by face stimuli manipulations. Results and conclusions. The average amplitude and latency of event related potentials did not differe across conditions. The complex interactions between test conditions were exposed by forming 112 x 112 dissimilarity matrices of event related potentials. General linear model, which included eight regressors, was fitted into dissimilarity matrices. Fitted models were also compiled. In those, every every regressor was weighted with beta-coefficients at the time points of P1, N170 and N250 components. Based on the results, it is possible to assume that expression processing happens in an earlier phase than identity processing. Additionally, there was a robust interaction between expression and identity, which clarified the variation in the data. These results give support to the network-assumption in the perception of faces. However, the network-assumption does not deny modularity completely.
  • Turkkila, Roosa (2018)
    Yleisesti ajatellaan, että kasvonpiirteiden prosessoinnissa on jotain erityistä verrattuna muiden objektien visuaaliseen prosessointiin. Tämän erityisyyden on ajateltu liittyvän kasvojen kokonaisvaltaiseen havaitsemiseen, jossa erityinen sija on ollut kasvonpiirteiden keskinäisillä suhteilla. Kasvojen prosessoinnin on ajateltu olevan holistista ja kasvojen visuaalisena signaalina niin sanotusti olevan enemmän kuin osiensa summa. Aikaisemmat tutkimukset lähes poikkeuksetta eivät kuitenkaan ole pystyneet määrittelemään holistista prosessointia yksiselitteisesti tai kvantitatiivisesti mitattavana ilmiönä eikä ole lainkaan selvää, onko niissä mitattu havaitseminen sellaista, joka aisti-informaation integroinnin suhteen poikkeaa muusta havaitsemisesta. Tämän tutkielman tavoitteena oli tutkia kasvonpiirteiden integraatiota kokeellisesti psykofysiikan menetelmin vertaamalla kasvonilmeiden erottelukykyä ilmeiden eri voimakkuuksilla. Ensimmäisessä osatutkimuksessa määritettiin piirteiden optimaalinen integraatio tilastollisella mallilla käyttäen lähestymistapaa, jota on hyödynnetty laajalti muissa vihjeiden integraation tutkimuksissa. Lisäksi tutkittiin, pystyykö tietoinen tarkkailu-strategia parantamaan kasvonilmeen tunnistamista. Toisessa osatutkimuksessa tutkittiin integraation tahattomuutta, tarkastelemalla ristiriitaisten ilmeen vaikutusta tarkkailtavan kasvonilmeen havaitsemiseen. Tutkimus osoitti, että kasvojen havaitsemiseen liittyy tahaton integraatio eri kasvonpiirteiden välittämän informaation välillä. Tämä tukee holistiseen prosessointiin liittyvää määritelmää, että kasvot havaitaan ensisijaisesti kokonaisuutena. Tutkimuksen tulokset piirteiden integraatiosta eivät olleet täysin yksiselitteisiä, mutta integraation voidaan ainakin sanoa olevan optimaalista.
  • Tuhkanen, Samuel (2017)
    Kovertilla tarkkaavaisuudella viitataan ihmisen kykyyn suunnata tarkkaavaisuutta ääreisnäön alueella oleviin kohteisiin ilman katseen siirtämistä. Dynaamisissa ympäristöissä kuten liikenteessä on oleellista pystyä havainnoimaan ääreisnäön alueella esiintyviä kohteita ja suunnitelemaan omaa toimintaa tämän perusteella. Silmänliiketutkimuksella on tuotettu huomattava määrä tietoa mm. autolla ajajien katsekäyttäytymistä. Tämä tutkimus on kuitenkin yksi ensimmäisistä yrityksistä tutkia kovertin tarkkaavaavaisuuden suuntautumista aktiivista ohjausta vaativan ajotehtävän aikana. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään kuinka aktiivinen ohjaustehtävä ja visuaalinen tienäkymä mahdollisesti vaikuttavat kovertin tarkkaavaisuuden suuntautumiseen. Aiemman silmänliiketutkimuksen perusteella tiedetään, että ajajat tekevät systemaattisesti fiksaatioita tulevalle ajolinjalle. Tarkkaavaisuuden premotorisen teorian mukaan kovertin tarkkaavaisuuden suuntaaminen kohteeseen on ollennaisesti sama prosessi kuin sakkadin suunniteleminen kohteeseen. Tämän perusteella ennustetiin, että myös koverttia tarkkaavaisuutta mahdollisesti suunnataan enemmän tulevalle ajolinjalle kuin sen ulkopuolelle. Tutkimus suoritettiin ajosimulaattorilla. Koehenkilöt (n = 26) oli ohjeistettu pitämään katseensa tiellä sijaitsevan fiksaatiympyrän sisällä, samalla kun he ohjasivat virtuaalista ajoneuvoa mutkaisella tiellä ja pyrkivät tunnistamaan perifeerisen näön alueella esitettäviä kohdeärsykkeitä. Ärsykelokaatiot oli valittu siten, että osa ärsykkeistä sijaitsi koehenkilön tulevalla ajolinjalla ja osa sen ulkopuolella. Koehenkilöt pelasivat ohjaustehtävän lisäksi myös verrokkitehtävää, jossa ohjaus oli automatisoitu ja tienäkymä oli peitetty harmaan taustan alle. Tutkimuksesta havaittiin, että ohjauksen lisäämä kuormitus tai visuaalisen ohjausympäristön vaikutus näytti heikentävän kykyä jakaa tarkkaavaisuutta ruudulla esitettyihin ärsykkeisiin. Sen sijaan ei kuitenkaan havaittu, että tarkkaavaisuutta jakaututisi enemmän tulevalle ajolinjalle.
  • Nokela, Severi (2017)
    Äänenlaatua ja sen arvioimista tutkitaan usein kuuntelukokeilla, joissa koehenkilöt kuuntelevat ääninäytteitä erilaisilla laitteistoilla (esim. eri kaiuttimilla). Eksperttikuuntelijat ovat kuuntelukokeiden ja äänenlaadun asiantuntijoita. He arvioivat kuuntelulaitteiston äänenlaatua tarkemmin kuin muut ja heidän arvionsa ovat myös luotettavampia ja stabiilimpia. Hifiharrastajien keskuudessa on ollut erimielisyyttä siinä, tulisiko kuuntelukokeet suorittaa sokkona vai avoimena. On kuitenkin osoitettu, että avoimissa kuuntelukokeissa kaiuttimien ulkonäkö ja tieto kaiuttimien ominaisuuksista vaikuttavat äänenlaatuarvioihin. Muusikot ja hifiharrastajat ovat tekemisissä musiikin ja äänen kanssa, mutta eivät useimmiten arvioi äänenlaatua järjestelmällisesti kontrolloidussa ympäristössä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, onko hifi- tai musiikkiharrastuksesta etua äänenlaadun arvioimisessa ja onko kuuntelijaryhmien välillä eroja sokkokuuntelun ja avoimen kuuntelun välillä. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös eri ryhmien kaiutinmieltymyksiä. Hypoteesina oli, että hifiharrastajat ovat kriittisempiä ja luotettavampia kuuntelijoita kuin muut ryhmät ja että kuuntelutilanne (sokko/avoin) vaikuttaa eniten hifiharrastajien arvioihin. Tutkimus toteutettiin kuuntelukokein, joihin osallistui 23 koehenkilöä. Kuuntelijat kuuluivat kolmeen eri ryhmään: hifiharrastajiin, muusikoihin ja keskivertokuuntelijoihin (kontrollit). Kuuntelukokeessa koehenkilöt kuuntelivat neljää ääninäytettä kolmilla eri kaiuttimilla. Kaiuttimien äänenlaatua arvioitiin kymmenportaisella asteikolla aistinvaraisilla arvioilla (sensory judgments, esim. kirkkaus, pehmeys) ja preferenssiarvioilla (affective judgments, hyvä/huono), myös arvioiden luotettavuutta mitattiin. Kuuntelukoe suoritettiin sokkona ja avoimena. Ryhmien välillä ei ollut selviä eroja kaiuttimien äänenlaatuarvioissa, arvioiden luotettavuudessa tai reaktiossa eri kuuntelutilanteeseen, mutta hifiharrastajat olivat hieman muita kuuntelijaryhmiä kriittisempiä arvioissaan. Kaikki ryhmät pitivät eniten selvästi halvimmasta kaiuttimesta ja se arvioitiin myös äänenlaadultaan täyteläisimmäksi, pehmeimmäksi ja leveimmäksi. Kaikki kaiuttimet saivat korkeampia preferenssiarvioita avoimessa tilanteessa sokkotilanteeseen verrattuna. Hifi- tai musiikkiharrastuksesta ei näyttäisi olevan etua kuuntelukokeissa menestymisessä ja äänenlaadun asiantuntijuudessa. Hifiharrastajien, muusikoiden ja keskivertokuuntelijoiden äänenlaatumieltymykset ovat hyvin samansuuntaisia.