Microbe-induced Innate Immune Responses in Human Dendritic Cells

Two types of antigen-presenting cells (APCs), macrophages and dendritic cells (DCs), function at the interface of innate and adaptive immunity. Through recognition of conserved microbial patterns, they are able to detect the invading pathogens. This leads to activation of signal transduction pathways that in turn induce gene expression of various molecules required for immune responses and eventually pathogen clearance. Cytokines are among the genes induced upon detection of microbes. They play an important role in regulating host immune responses during microbial infection. Chemotactic cytokines, chemokines, are involved in migratory events of immune cells. Cytokines also promote the differentiation of distinct T cell responses. Because of the multiple roles of cytokines in the immune system, the cytokine network needs to be tightly regulated. In this work, the induction of innate immune responses was studied using human primary macrophages or DCs as cell models. Salmonella enterica serovar Typhimurium served as a model for an intracellular bacterium, whereas Sendai virus was used in virus experiments. The starting point of this study was that DCs of mouse origin had recently been characterized as host cells for Salmonella. However, only little was known about the immune responses initiated in Salmonella-infected human DCs. Thus, cellular responses of macrophages and DCs, in particular the pattern of cytokine production, to Salmonella infection were compared. Salmonella-induced macrophages and DCs were found to produce multiple cytokines including interferon (IFN) -gamma, which is conventionally produced by T and natural killer (NK) cells. Both macrophages and DCs also promoted the intracellular survival of the bacterium. Phenotypic maturation of DCs as characterized by upregulation of costimulatory and human leukocyte antigen (HLA) molecules, and production of CCL19 chemokine, were also detected upon infection with Salmonella. Another focus of this PhD work was to unravel the regulatory events controlling the expression of cytokine genes encoding for CCL19 and type III IFNs, which are central to DC biology. We found that the promoters of CCL19 and type III IFNs contain similar regulatory elements that bind nuclear factor kappaB (NF-kappaB) and interferon regulatory factors (IRFs), which could mediate transcriptional activation of the genes. The regulation of type III IFNs in virus infection resembled that of type I IFNs a cytokine class traditionally regarded as antiviral. The induction of type I and type III IFNs was also observed in response to bacterial infection. Taken together, this work identifies new details about the interaction of Salmonella with its phagocytic host cells of human origin. In addition, studies provide information on the regulatory events controlling the expression of CCL19 and the most recently identified IFN family genes, type III IFN genes.

NK-and T-cell function in chronic myeloid leukemia patients treated with interferon-? monotherapy

Chronic myeloid leukemia (CML) is one of the most studied human malignancies. It is caused by an autonomously active tyrosine kinase BCR-ABL, which is a result from a translocation between chromosomes 9 and 22 in the hematopoietic stem cell. As an outcome, a Philadelphia (Ph) chromosome is formed. BCR-ABL causes disturbed cell proliferation among other things. Although targeted tyrosine kinase inhibitor therapy has been developed in the beginning of the millenium and the survival rate has increased significantly, it is still not known why some patients benefit more from the treatment than others. Furthermore, the therapy is not considered to be curative. Before the era of tyrosine kinase inhibitors, the first-line treatment for CML was interferon-? (IFN-?). However, only a small proportion of patients benefitted from the treatment. Of these patients, a few were able to discontinue the treatment without renewal of the disease. The mechanism of IFN-? is not completely understood, but it is believed that differences in the immune system can be one of the reasons why some patients have better therapy response. Kreutzman, Rohon et al. have recently discovered that patients who have been able to stop IFN-? treatment have an increased number of NK- and T-cells. They also have a unique clonal T-cell population and more cytotoxic CD8+ T-cells and less CD4+ T-cells. The aim of this master’s thesis was to study the function of T- and NK-cells in IFN-? treated patients. Although it was shown earlier that IFN-? treated patients have increased NK-cell count, the function of these cells was unknown. Therefore, we have now investigated the killing potential of patients’ NK-cells, their activation status and cell surface antigen expression. In addition, we have also studied the activation status of patients’ T-cells and their cytotoxic properties. We observed that NK-cells from patients treated with IFN-? are unable to kill leukemic cells (K562) than NK-cells from healthy controls. In addition, patients on IFN-? treatment have more active T-cells and their NK-cells have an undifferentiated immunoregulatory phenotype. Patients that have been able to stop the treatment have anergic T-and NK-cells. As a conclusion our results suggest that IFN-? therapy induces increased NK-cell count, NK-cell immunoregulatory functions and more active T-cells. After stopping IFN-? therapy, NK- and T-cells from CML patients restore anergy typical for CML.

Language change as an evolutionary process

In the thesis it is discussed in what ways concepts and methodology developed in evolutionary biology can be applied to the explanation and research of language change. The parallel nature of the mechanisms of biological evolution and language change is explored along with the history of the exchange of ideas between these two disciplines. Against this background computational methods developed in evolutionary biology are taken into consideration in terms of their applicability to the study of historical relationships between languages. Different phylogenetic methods are explained in common terminology, avoiding the technical language of statistics. The thesis is on one hand a synthesis of earlier scientific discussion, and on the other an attempt to map out the problems of earlier approaches in addition to finding new guidelines in the study of language change on their basis. Primarily literature about the connections between evolutionary biology and language change, along with research articles describing applications of phylogenetic methods into language change have been used as source material. The thesis starts out by describing the initial development of the disciplines of evolutionary biology and historical linguistics, a process which right from the beginning can be seen to have involved an exchange of ideas concerning the mechanisms of language change and biological evolution. The historical discussion lays the foundation for the handling of the generalised account of selection developed during the recent few decades. This account is aimed for creating a theoretical framework capable of explaining both biological evolution and cultural change as selection processes acting on self-replicating entities. This thesis focusses on the capacity of the generalised account of selection to describe language change as a process of this kind. In biology, the mechanisms of evolution are seen to form populations of genetically related organisms through time. One of the central questions explored in this thesis is whether selection theory makes it possible to picture languages are forming populations of a similar kind, and what a perspective like this can offer to the understanding of language in general. In historical linguistics, the comparative method and other, complementing methods have been traditionally used to study the development of languages from a common ancestral language. Computational, quantitative methods have not become widely used as part of the central methodology of historical linguistics. After the fading of a limited popularity enjoyed by the lexicostatistical method since the 1950s, only in the recent years have also the computational methods of phylogenetic inference used in evolutionary biology been applied to the study of early language history. In this thesis the possibilities offered by the traditional methodology of historical linguistics and the new phylogenetic methods are compared. The methods are approached through the ways in which they have been applied to the Indo-European languages, which is the most thoroughly investigated language family using both the traditional and the phylogenetic methods. The problems of these applications along with the optimal form of the linguistic data used in these methods are explored in the thesis. The mechanisms of biological evolution are seen in the thesis as parallel in a limited sense to the mechanisms of language change, however sufficiently so that the development of a generalised account of selection is deemed as possibly fruiful for understanding language change. These similarities are also seen to support the validity of using phylogenetic methods in the study of language history, although the use of linguistic data and the models of language change employed by these models are seen to await further development.

Osobennosti nacional'noj ohoty na pisatelja : Literaturnaja bor'ba 2002 goda vokrug romana Vladimira Sorokina Goluboe salo

Tutkielman lähtökohtana on oikeusjuttu, joka Venäjällä nostettiin kirjailija Vladimir Sorokinia vastaan kesällä 2002. Sorokinia ja hänen kustantamoaan Ad Marginemia syytettiin pornografian levittämisestä romaanissa Goluboe salo (1999), tarkemmin sanoen sivuilla 256 262, joilla kuvataan kommunistijohtajien Stalinin ja Hruščëvin homoseksuaalinen akti. Syytteen takana oli konservatiivinen, presidentti Vladimir Putinia ihannoiva nuorisoliike Iduščie vmeste ("Yhdessäkulkijat"). Oikeusjuttu ja siihen liittyneet tapahtumat - prosessia kutsuttiin venäläisissä tiedotusvälineissä yksinkertaisesti "Sorokinin jutuksi" ("delo Sorokina") - nostattivat Venäjällä laajan ja vilkkaan ns. kirjasodan kaunokirjallisuuden moraalitehtävästä ja kirjailijan vastuusta/vapaudesta. Työssä selvitellään, miksi nimenomaan kirjailija Vladimir Sorokin ja nimenomaan romaani Goluboe salo aiheuttivat skandaalin, mitä argumentteja polemiikissa esiintyi ja miten tapahtumat heijastavat Venäjän yhteiskunnallista tilannetta, etenkin kaunokirjallisuuden nykyistä asemaa. Metodologisesti tutkielma sijoittuu kirjallisuussosiologian ja reseptiotutkimuksen (vastaanottotutkimuksen) alalle. Tutkielman aineisto - 71 lehtiartikkelia - on koottu 31 venäläisestä valtakunnallisesta sanoma- ja aikakauslehdestä Integrum-tietokantaa hyväksikäyttäen. "Sorokinin juttua" analysoidaan artikkeleiden valossa kolmesta näkökulmasta: suhteessa 1) seksuaalisuuden ja 2) kaunokirjallisuuden asemaan Venäjällä sekä lyhyemmin suhteessa 3) muutamiin yleisyhteiskunnallisiin aspekteihin. Taustaksi selvitellään venäläisen postmodernismin teoriaa ja nk. kirjallisuusinstituution toimintaa. Tutkielmassa esitetään, että skandaali kertoo osaltaan niistä ongelmista, joiden kanssa Venäjä 2000-luvulla joutuu painiskelemaan. "Sorokinin juttu" laajeni pitkälti yli perinteisen pornografiakysymyksen; kirjasodassa tuli tiedotusvälineissä käsiteltyä seksuaalisuuden ja kaunokirjallisuuden aseman lisäksi mm. sananvapautta, tapauksen poliittisia konnotaatioita, "älymystön" ja "kansan" suhdetta, neuvostomenneisyyden pimeitä puolia sekä Venäjän suhdetta länteen. Jupakka myös nähtiin erinomaisena PR:nä Sorokinille. Goluboe salo näyttää joutuneen oikeusprosessin kohteeksi, koska siinä a) tuodaan venäläiseen kaunokirjallisuuteen avoin ja yksityiskohtainen seksuaalisuuden ja ruumiintoimintojen kuvaus b) herjataan häpeämättömästi venäläisen kaunokirjallisuuden kanonisoituja klassikoita sekä kritisoidaan terävästi neuvostomenneisyyttä, jota Venäjä ei ole vielä kyennyt tyhjentävästi käsittelemään. Skandaalissa asettuivat vastakkain ns. traditionalistinen ja postmodernistinen kirjallisuuskäsitys; edellisen mukaan kirjailijoiden tulisi kantaa yhteiskunnallinen vastuunsa, jälkimmäinen tahtoo nähdä kaunokirjallisuuden itsenäisempänä ilmiönä. Tutkimuksen lopputuloksena valtaenemmistö aineistosta näyttää enemmän tai vähemmän puolustavan Sorokinia - tosin ei niinkään hänen romaaninsa kirjallisten ansioiden vuoksi (joita harvat kiittivät), vaan silkasta periaatteesta: sanan- ja valinnanvapautta ei tahdota nähdä enää kahlittavan. Avainsanat: Sorokin - pornografia - kaunokirjallisuus - kirjallisuussosiologia - vastaanotto

Changes in Beer Labels and their Meaning : A Holistic Approach to the Semiosic Process

The purpose of this study is to find a framework for a holistic approach to, and form a conceptual toolbox for, investigating changes in signs and in their interpretation. Charles S. Peirce s theory of signs in a communicative perspective is taken as a basis for the framework. The concern directing the study is the problem of a missing framework in analysing signs of visual artefacts from a holistic perspective as well as that of the missing conceptual tools. To discover the possibility of such a holistic approach to semiosic processes and to form a conceptual toolbox the following issues are discussed: i) how the many Objects with two aspects involved in Peirce s definition of sign-action, promote multiple semiosis arising from the same sign by the same Interpretant depending on the domination of the Objects; ii) in which way can the relation of the individual and society or group be made more apparent in the construction of the self since this construction is intertwined with the process of meaning-creation and interpretation; iii) how to account for the fundamental role of emotions in semiosis, and the relation of emotions with the often neglected topic of embodiment; iv) how to take into account the dynamic, mediating and processual nature of sign-action in analysing and understanding the changes in signs and in the interpretation of signs. An interdisciplinary approach is chosen for this dissertation. Concepts that developed within social psychology, developmental psychology, neurosciences and semiotics, are discussed. The common aspect of the approaches is that they in one way or another concentrate on mediation provided by signs in explaining human activity and cognition. The holistic approach and conceptual toolbox found are employed in a case study. This consists of an analysis of beer brands including a comparison of brands from two different cultures. It becomes clear that different theories and approaches have mutual affinities and do complement each other. In addition, the affinities in different disciplines somewhat provide credence to the various views. From the combined approach described, it becomes apparent that by the semiosic process, the emerging semiotic self intertwined with the Umwelt, including emotions, can be described. Seeing the interpretation and meaning-making through semiosis allows for the analysis of groups, taking into account the embodied and emotional component. It is concluded that emotions have a crucial role in all human activity, including so-called reflective thinking, and that emotions and embodiment should be consciously taken into account in analysing signs, the interpretation, and in changes of signs and interpretations from both the social and individual level. The analysis of the beer labels expresses well the intertwined nature of the relationship between signs, individual consumers and society. Many direct influences from society on the label design are found, and also some indirect attitude changes that become apparent from magazines, company reports, etc. In addition, the analysis brings up the issues of the unifying tendency of the visual artefacts of different cultures, but also demonstrates that the visual artefacts are able to hold the local signs and meanings, and sometimes are able to represent the local meanings although the signs have changed in the unifying process.

Questions to Artificial Nature: A Philosophical Study of Interdisciplinary Models and their Functions in Scientific Practice

This thesis presents an interdisciplinary analysis of how models and simulations function in the production of scientific knowledge. The work is informed by three scholarly traditions: studies on models and simulations in philosophy of science, so-called micro-sociological laboratory studies within science and technology studies, and cultural-historical activity theory. Methodologically, I adopt a naturalist epistemology and combine philosophical analysis with a qualitative, empirical case study of infectious-disease modelling. This study has a dual perspective throughout the analysis: it specifies the modelling practices and examines the models as objects of research. The research questions addressed in this study are: 1) How are models constructed and what functions do they have in the production of scientific knowledge? 2) What is interdisciplinarity in model construction? 3) How do models become a general research tool and why is this process problematic? The core argument is that the mediating models as investigative instruments (cf. Morgan and Morrison 1999) take questions as a starting point, and hence their construction is intentionally guided. This argument applies the interrogative model of inquiry (e.g., Sintonen 2005; Hintikka 1981), which conceives of all knowledge acquisition as process of seeking answers to questions. The first question addresses simulation models as Artificial Nature, which is manipulated in order to answer questions that initiated the model building. This account develops further the "epistemology of simulation" (cf. Winsberg 2003) by showing the interrelatedness of researchers and their objects in the process of modelling. The second question clarifies why interdisciplinary research collaboration is demanding and difficult to maintain. The nature of the impediments to disciplinary interaction are examined by introducing the idea of object-oriented interdisciplinarity, which provides an analytical framework to study the changes in the degree of interdisciplinarity, the tools and research practices developed to support the collaboration, and the mode of collaboration in relation to the historically mutable object of research. As my interest is in the models as interdisciplinary objects, the third research problem seeks to answer my question of how we might characterise these objects, what is typical for them, and what kind of changes happen in the process of modelling. Here I examine the tension between specified, question-oriented models and more general models, and suggest that the specified models form a group of their own. I call these Tailor-made models, in opposition to the process of building a simulation platform that aims at generalisability and utility for health-policy. This tension also underlines the challenge of applying research results (or methods and tools) to discuss and solve problems in decision-making processes.

Kaukainen rakkaus : Saavuttamattomuuden semantiikka Kaija Saariahon oopperassa

L Amour de loin: The semantics of the unattainable in Kaija Saariaho s opera Kaija Saariaho (born 1952) is one of the most internationally successful Finnish composers there has ever been. Her first opera L Amour de loin (Love from afar, 1999-2000) has been staged all over the world and has won a number of important prizes. The libretto written for L Amour de loin by Amin Malouf (born 1949) sets the work firmly in the culture of courtly love and the troubadours, which flourished in Occitania in the South of France during the Middle Ages. The male lead in the opera is the troubadour Jaufré Rudel, who lived in the twelfth century and is known to have taken part in the Second Crusade in 1147-1148. This doctoral thesis L Amour de loin: The semantics of the unattainable in Kaija Saariaho s opera, which comes within the field of musicology and opera research, examines the dimensions of meaning contained in Kaija Saariaho s opera L Amour de loin. This hermeneutic-semiotic study is the first doctoral thesis dealing with Saariaho to be completed at the University of Helsinki. It is also the first thesis-level study of Saariaho s opera to be completed anywhere in the world. The study focuses on the libretto and music of the opera, that is to say the dramatic text (L Amour de loin 1980), and examines on the one hand the dimensions of meaning produced by the dramatic text and on the other, the way in which they fix the dramatic text in a historical and cultural context. Thus the study helps to answer questions about the dimensions of meaning contained in the dramatic text of the opera and how they can be interpreted. The most important procedural viewpoint is Lawrence Kramer s hermeneutic window (1990), supplemented by Raymond Monelle s semiotic theory of musical topics (2000, 2006) and the philosophical concept of Emmanuel Levinas (1996, 2002) in which the latter acts as an instrument for semantic interpretation to build up an analysis. The analytical section of the study is built around the three characters in the opera, Jaufré Rudel, Clémence the Countess of Tripoli, and the Pilgrim. The study shows that the music of Saariaho, who belongs to the third generation of Finnish modernists, has become distanced from the post-serial aesthetic towards a more diatonic form of expression. There is diatonicity, for instance, in the sonorous individuality of the male lead, which is based on the actual melodies of the historical Jaufré Rudel. The use of outside material in this context is exceptional in the work of Saariaho. At the same time, Saariaho s opera contains a wealth of expressive devices she has used in her earlier work. It became apparent during the study that, as a piece of music, L Amour de loin is a many layered and multi-dimensional work that does not unambiguously represent any single stylistic trend or aesthetic. Despite the composer s post-serial background and its abrasive relationship with opera, L Amour de loin is firmly attached to the tradition of western opera. The analysis based on the theory of musical topics that was carried out in the study, shows that topics referring to death and resurrection, used in opera since the seventeenth century, appear in L Amour de loin. The troubadour topic, mainly identified with the harp, also emerges in the work. The study also shows that the work is firmly attached to the tradition of western opera in other aspects, too, such as the travesti or trouser role played by the Pilgrim, and the idea of deus ex machina derived from Ancient Greek theatre. The study shows that the concept of love based on the medieval practices of courtly love, and the associated longing for another defined by almost 1,000 years of western culture, are both manifested in the semantics of Kaija Saariaho s opera which takes its place in the contemporary music genre.

"Täydellinen itsenäisyys ulospäin. - Ja järjellinen järjestys sisäänpäin." : Ylioppilaat ja järjestyksenpitokysymys vuonna 1917

Vuoden 1917 maaliskuun vallankumous kaatoi tsaarinvallan Venäjällä ja synnytti autonomiseen Suomeen järjestysvaltatyhjiön. Sortuneen venäläisen järjestysvaltakoneiston tilalle muodostettiin suomalaisvoimin kunnallisia miliisilaitoksia yhteiskuntarauhaa turvaamaan. Tutkielmassa tarkennetaan ja havainnollistetaan aiemman kirjallisuuden kuvaa Helsingin miliisilaitoksen käytännön toiminnasta muistitietoon sekä Helsingin poliisilaitoksen arkiston aineistoihin tukeutuen. Erityisesti syvennytään kuitenkin Helsingin miliisilaitoksen palvelukseen joukolla hakeutuneisiin ylioppilaisiin. Ylioppilasmiliisien ryhmää tarkastellaan nk. Miliisikirjan eli miliisilaitoksen miehistömatrikkelin sekä ylioppilasmatrikkelin tarjoamien tietojen valossa. Lisävalaistusta opiskelijoiden käsityksiin ja käytännön toimiin vuonna 1917 on saatu ylioppilaslehdistä sekä ylioppilasaktiivien muistelmista. Monipuolinen, mutta sirpaleinen lähdeaineisto on mahdollistanut laaja-alaisen tutkimusotteen tilastollisesta tarkastelusta tekstien tulkintaan. Ylioppilasmiliiseissä heijastuivat opiskelijoiden pitkät perinteet järjestyksenpidossa ja työväen kanssa tehdyssä yhteistyössä. Taustalla vaikuttivat myös opiskelijoiden voimakkaat vasemmistosympatiat. Ylioppilaat pyrkivät sinnikkäästi ylläpitämään sovinnollista suhdetta työväestöön aina vuoden 1918 sisällissodan kynnykselle saakka. Opiskelijoiden ensisijaisena tavoitteena oli luoda oikeiston ja vasemmiston poliittiset kiistat ylittävä kansallinen rintama Suomen itsenäisyyden saavuttamiseksi ja turvaamiseksi.

Kohti täydellistä hengellisyyttä : Pyhiinvaellus imitaatioperformanssina kolmen keskiaikaisen mystikkonaisen hagiografiassa

Pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan kolmen keskiaikaisen mystikkonaisen – Angela Folignolaisen (1248–1309), Dorothea Montaulaisen (1347–1394) ja Margery Kempen (1373–1440) – pyhiinvaelluksilla suorittamien ruumiillisten ja henkisten imitaatioperformanssien suhdetta julkiseen tilaan. Imitaatioperformansseilla viitataan kyseisten naisten harjoittamaan Kristuksen, Neitsyt Marian ja Maria Magdaleenan seuraamiseen. Tutkimuksessa pohditaan kirjallisten representaatioiden valossa performansseja seuranneiden aikalaisten mahdollisia reaktioita ja sitä, vakuuttivatko mystikkojen performanssit yleisönsä. Tutkimuskysymysten kautta valotetaan myös keskiaikaisia käsityksiä sukupuolesta ja sukupuolirooleista. Tutkimuksen pääasiallisena lähdeaineistona käytetään kyseisten naisen pyhimyselämäkertoja. Niiden lisäksi tukeudutaan myös sellaiseen 1200–1400-luvuilla tuotettuun englannin-, ranskan- ja galician-portugalinkieliseen kaunokirjallisuuteen, josta löytyy kuvauksia naispyhiinvaeltajista. Teoreettisena lähtökohtana tutkimuksessa sovelletaan antropologista teoriaa pyhiinvaelluksesta julkisena performanssina, jonka tarkoituksena on rakentaa ja vahvistaa esittäjän identiteettiä. Mystikkonaisten performansseja analysoidaan lisäksi tilan teorioiden valossa. Pääasiallisesti kyseiset teoriat ovat sosiologisia ja antropologisia, joskin tutkimuksessa käytetään myös tutkijan omia julkista tilaa jäsentäviä termejä. Yhtä lailla hyödynnetään folkloristista teoriaa siirtymäriiteistä. Kirjallisten representaatioiden kohdalla analyysin työkaluina käytetään puolestaan kirjallisuustieteilijöiden satiirisen ironian mekanismeja ja funktioita käsitteleviä teorioita. Pro gradu -tutkielmassa päädytään kolmenlaisiin johtopäätelmiin. Ensinnäkin lähdeaineistosta käy ilmi, että Angela Folignolaisen, Dorothea Montaulaisen ja Margery Kempen performanssien suhde julkiseen tilaan oli looginen. Ulospäin näkyvät ruumiilliset performanssit suoritettiin usein sellaisessa julkisessa tilassa, jossa potentiaalista yleisöä oli tarjolla eniten. Ulospäin vain vähän näkyvät henkiset performanssit puolestaan tapahtuivat usein tilassa, jossa yleisön vähyyttä kompensoi vahva pyhyyden tuntu. Pyhiinvaellus tarjosikin naisille mahdollisuuden toteuttaa mystiikan nk. toista vaihetta, osittain myös kolmatta, ja vahvistaa siten täydelliseen hengellisyyteen pyrkivän hengellisen maallikkonaisen identiteettiä. Lähdeaineistosta käy toiseksi ilmi se, että nykytutkimuksessa on painotettu liian vähän ruumiillisuuden merkitystä naishengellisyydessä. Etenkin Dorothea Montaulainen seurasi Kristuksen ja Maria Magdaleenan esimerkkiä huomattavan usein kehossa asti tuntuvien performanssien avulla. Kolmas lähdeaineiston paljastama seikka liittyy yleisöön. On mahdollista, että mystikoiden ei onnistunut vakuuttaa performansseja seurannutta oppinutta, ”porvarillista” miesyleisöä. Kirjallisten representaatioiden valossa näyttää siltä, että se ei välttämättä hyväksynyt maskuliiniseksi koetussa julkisessa tilassa liikkunutta, sukupuolisia rajoja ylittänyttä naista. Mystikot saattoivat myös edustaa seksuaalista uhkaa, sillä yleisö yhdisti julkisessa tilassa liikkuneen naisen ruumiillisuuteen ja aistillisuuteen.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Constructing skilled images

When experts construct mental images, they do not rely only on perceptual features; they also access domain-specific knowledge and skills in long-term memory, which enables them to exceed the capacity limitations of the short-term working memory system. The central question of the present dissertation was whether the facilitating effect of long-term memory knowledge on working memory imagery tasks is primarily based on perceptual chunking or whether it relies on higher-level conceptual knowledge. Three domains of expertise were studied: chess, music, and taxi driving. The effects of skill level, stimulus surface features, and the stimulus structure on incremental construction of mental images were investigated. A method was developed to capture the chunking mechanisms that experts use in constructing images: chess pieces, street names, and visual notes were presented in a piecemeal fashion for later recall. Over 150 experts and non-experts participated in a total of 13 experiments, as reported in five publications. The results showed skill effects in all of the studied domains when experts performed memory and problem solving tasks that required mental imagery. Furthermore, only experts' construction of mental images benefited from meaningful stimuli. Manipulation of the stimulus surface features, such as replacing chess pieces with dots, did not significantly affect experts' performance in the imagery tasks. In contrast, the structure of the stimuli had a significant effect on experts' performance in every task domain. For example, taxi drivers recalled more street names from lists that formed a spatially continuous route than from alphabetically organised lists. The results suggest that the mechanisms of conceptual chunking rather than automatic perceptual pattern matching underlie expert performance, even though the tasks of the present studies required perception-like mental representations. The results show that experts are able to construct skilled images that surpass working memory capacity, and that their images are conceptually organised and interpreted rather than merely depictive.

Feature integration in human vision

The earliest stages of human cortical visual processing can be conceived as extraction of local stimulus features. However, more complex visual functions, such as object recognition, require integration of multiple features. Recently, neural processes underlying feature integration in the visual system have been under intensive study. A specialized mid-level stage preceding the object recognition stage has been proposed to account for the processing of contours, surfaces and shapes as well as configuration. This thesis consists of four experimental, psychophysical studies on human visual feature integration. In two studies, classification image a recently developed psychophysical reverse correlation method was used. In this method visual noise is added to near-threshold stimuli. By investigating the relationship between random features in the noise and observer s perceptual decision in each trial, it is possible to estimate what features of the stimuli are critical for the task. The method allows visualizing the critical features that are used in a psychophysical task directly as a spatial correlation map, yielding an effective "behavioral receptive field". Visual context is known to modulate the perception of stimulus features. Some of these interactions are quite complex, and it is not known whether they reflect early or late stages of perceptual processing. The first study investigated the mechanisms of collinear facilitation, where nearby collinear Gabor flankers increase the detectability of a central Gabor. The behavioral receptive field of the mechanism mediating the detection of the central Gabor stimulus was measured by the classification image method. The results show that collinear flankers increase the extent of the behavioral receptive field for the central Gabor, in the direction of the flankers. The increased sensitivity at the ends of the receptive field suggests a low-level explanation for the facilitation. The second study investigated how visual features are integrated into percepts of surface brightness. A novel variant of the classification image method with brightness matching task was used. Many theories assume that perceived brightness is based on the analysis of luminance border features. Here, for the first time this assumption was directly tested. The classification images show that the perceived brightness of both an illusory Craik-O Brien-Cornsweet stimulus and a real uniform step stimulus depends solely on the border. Moreover, the spatial tuning of the features remains almost constant when the stimulus size is changed, suggesting that brightness perception is based on the output of a single spatial frequency channel. The third and fourth studies investigated global form integration in random-dot Glass patterns. In these patterns, a global form can be immediately perceived, if even a small proportion of random dots are paired to dipoles according to a geometrical rule. In the third study the discrimination of orientation structure in highly coherent concentric and Cartesian (straight) Glass patterns was measured. The results showed that the global form was more efficiently discriminated in concentric patterns. The fourth study investigated how form detectability depends on the global regularity of the Glass pattern. The local structure was either Cartesian or curved. It was shown that randomizing the local orientation deteriorated the performance only with the curved pattern. The results give support for the idea that curved and Cartesian patterns are processed in at least partially separate neural systems.

Pre-maps : An Educational Programme for Reading Tactile Maps

It is demanding for children with visual impairment to become aware of the world beyond their immediate experience. They need to learn to control spatial experiences as a whole and understand the relationships between objects, surfaces and themselves. Tactile maps can be an excellent source of information for depicting space and environment. By means of tactile maps children can develop their spatial understanding more efficiently than through direct travel experiences supplemented with verbal explanations. Tactile maps can help children when they are learning to understand environmental, spatial, and directional concepts. The ability to read tactile maps is not self-evident; it is a skill, which must be learned. The main research question was: can children who are visually impaired learn to read tactile maps at the preschool age if they receive structural teaching? The purpose of this study was to develop an educational program for preschool children with visual impairment, the aim of which was to teach them to read tactile maps in order to strengthen their orientation skills and to encourage them to explore the world beyond their immediate experience. The study is a multiple case study describing the development of the map program consisting of eight learning tasks. The program was developed with one preschooler who was blind, and subsequently the program was implemented with three other children. Two of the children were blind from birth, one child had lost her vision at the age of two, and one child had low vision. The program was implemented in a normal preschool. Another objective of the pre-map program was to teach the preschooler with visual impairment to understand the concept of a map. The teaching tools were simple, map-like representations called pre-maps. Before a child with visual impairment can read a comprehensive tactile map, it is important to learn to understand map symbols, and how a three-dimensional model changes to a two-dimensional tactile map. All teaching sessions were videotaped; the results are based on the analysis of the videotapes. Two of the children completed the program successfully, and learned to read a tactile map. The two other children felt happy during the sessions, but it was problematic for them to engage fully in the instruction. One of the two eventually completed the program, while the other developed predominantly emerging skills. The results of the children's performances and the positive feedback from the teachers, assistants and the parents proved that this pre-map program is appropriate teaching material for preschool children who are visually impaired. The program does not demand high-level expertise; also parents, preschool teachers, and school assistants can carry out the program.

Developmental, functional brain imaging and electrophysiological evidence of visual and auditory working memory

Intact function of working memory (WM) is essential for children and adults to cope with every day life. Children with deficits in WM mechanisms have learning difficulties that are often accompanied by behavioral problems. The neural processes subserving WM, and brain structures underlying this system, continue to develop during childhood till adolescence and young adulthood. With functional magnetic resonance imaging (fMRI) it is possible to investigate the organization and development of WM. The present thesis aimed to investigate, using behavioral and neuroimaging methods, whether mnemonic processing of spatial and nonspatial visual information is segregated in the developing and mature human brain. A further aim in this research was to investigate the organization and development of audiospatial and visuospatial information processing in WM. The behavioral results showed that spatial and nonspatial visual WM processing is segregated in the adult brain. The fMRI result in children suggested that memory load related processing of spatial and nonspatial visual information engages common cortical networks, whereas selective attention to either type of stimuli recruits partially segregated areas in the frontal, parietal and occipital cortices. Deactivation mechanisms that are important in the performance of WM tasks in adults are already operational in healthy school-aged children. Electrophysiological evidence suggested segregated mnemonic processing of visual and auditory location information. The results of the development of audiospatial and visuospatial WM demonstrate that WM performance improves with age, suggesting functional maturation of underlying cognitive processes and brain areas. The development of the performance of spatial WM tasks follows a different time course in boys and girls indicating a larger degree of immaturity in the male than female WM systems. Furthermore, the differences in mastering auditory and visual WM tasks may indicate that visual WM reaches functional maturity earlier than the corresponding auditory system. Spatial WM deficits may underlie some learning difficulties and behavioral problems related to impulsivity, difficulties in concentration, and hyperactivity. Alternatively, anxiety or depressive symptoms may affect WM function and the ability to concentrate, being thus the primary cause of poor academic achievement in children.