Kuinka tuoda luonnollinen ääniympäristö laboratorioon

Puheen ja äänilähteen mallinnusteknologioiden kehittäminen kognitiivisen aivotutkimuksen käyttöön 

Hankkeen johtaja: PAAVO ALKU
Tutkija: Santeri Yrttiaho 

Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio, Teknillinen korkeakoulu 

Tutkimushankkeessa keskitytään ihmisen puhekommunikaatiossa käyttämien, luonnollisen puheen tuottamista kuvaavien ja mallintavien digitaalisten signaalinprosessointimenetelmien kehittämiseen. Tämä mahdollistaa erittäin korkealaatuisten ja samanaikaisesti hyvin pitkälle kontrolloitujen akustisten ääniärsykkeiden tuottamisen, joita puolestaan voidaan hyödyntää tehokkaasti ihmisen aivotoiminnan non-invasiivisissa tutkimuksissa. Hankkeessa kehitettävät mallinnusmenetelmät auttavat ihmisen havaitseman äänimaailman keskeisten akustisten vihjeiden tarkassa määrittelyssä ja kvantifioinnissa. Hankkeen menetelmällinen osuus keskittyy varsinkin ihmisen äänentuottomekanismien laskennalliseen mallinnukseen. Tämän lisäksi hankkeessa tutkitaan puheentuottomekanismien fysikaalista mallinnusta ja puhesignaalit tullaan mallintamaan myös osana kolmiulotteista, luonnollista äänimaailmaa.

Yhteystiedot: paavo.alku(at)hut.fi, puh. +358 9 451 5680

Puheen aivokuorella tapahtuvan prosessoinnin laskennallinen mallinnus 

Hankkeen johtaja: PATRICK J.C. MAY
Tutkija: Kevin I. Hynnä 

Psykologian laitos, Helsingin yliopisto

Vaikka puheen havaitseminen on ihmisen keskeisimpiä kykyjä, tiedämme hyvin vähän ihmisaivojen puheenkäsittelyn mekanismeista. Tutkimushankkeessa selvitetään puheen prosessoinnin laskennallisia periaatteita yhdistämällä hermosolujen toiminnan neuraalinen mallinnus kokeellisen aivotutkimuksen (EEG, MEG, fMRI) tuloksiin. Ensimmäisessä vaiheessa tavoitteemme on kuvata, miten eri akustisia piirteitä prosessoivien kuuloaivokuoren osa-alueiden yhteistoiminta johtaa puhesignaalin (mm. vokaalien) mielekkääseen prosessointiin. Toisessa vaiheessa kuvaamme, miten eri aivoalueet ovat yhteydessä toisiinsa ihmisen kuunnellessa jatkuvaa puhetta. Erityisen mielenkiinnon kohteena on se, miten puheäänteiden ymmärrettävyys ja semanttinen sisältö heijastuvat koko aivokuoren toiminnan organisoitumisessa. Hankkeen tavoite on siirtyä yksinkertaisen "missä/milloin" -kuvauksen tasolta biologisesti realistiseen selitykseen miten ihminen havaitsee puhetta.

Yhteystiedot: patrick.may(at)helsinki.fi, puh: +358 9 1912 9483

Puheen ymmärtämisen aivomekanismit ja rajoitukset

Hankkeen johtaja: HANNU TIITINEN
Tutkija: Sakari Leino

Psykologian laitos, Helsingin yliopisto

Tutkimushankkeessa hyödynnetään ihmisaivojen non-invasiivisia mittausmenetelmiä (EEG, MEG, fMRI) tutkittaessa, miten puheäänteiden kompressointi vaikuttaa aivotoimintaan ja havaittavaan käyttäytymiseen. Puheäänteitä muokataan digitaalisilla signaalinkompressiotekniikoilla, ja näiden muunnosten kautta on mahdollista tutkia, miten ihmisaivot käsittelevät puheäänteitä niiden ymmärrettävyyden ja semanttisen sisällön vaihdellessa. Tutkimuksissa tullaan käyttämään sekä lyhyt- että pitkäkestoisia ärsykkeitä (so. vokaaliäänteitä & lauseita). Hankkeessa selvitetään miten ja missä järjestyksessä eri aivoalueet osallistuvat ääniärsykkeissä olevan informaation prosessointiin kompressiotason vaihdellessa, puheen havaitsemisen aivomekanismien rajoitukset, sekä näiden mekanismien yhteydet havaittavaan käyttäytymiseen. Kokeellisen tutkimuksen tuloksia tullaan myös hyödyntämään ihmisen kuulokognitiota käsittelevässä laskennallisessa mallinnuksessa, ja tuloksilla arvioidaan olevan sovellusmahdollisuuksia mm. telekommunikaatioratkaisuissa.