The neural processes generating visual phenomenal consciousness: ERP and neuronavigated brain stimulation studies

One of the greatest conundrums to the contemporary science is the relation between consciousness and brain activity, and one of the specifi c questions is how neural activity can generate vivid subjective experiences. Studies focusing on visual consciousness have become essential in solving the empirical questions of consciousness. Th e main aim of this thesis is to clarify the relation between visual consciousness and the neural and electrophysiological processes of the brain. By applying electroencephalography and functional magnetic resonance image-guided transcranial magnetic stimulation (TMS), we investigated the links between conscious perception and attention, the temporal evolution of visual consciousness during stimulus processing, the causal roles of primary visual cortex (V1), visual area 2 (V2) and lateral occipital cortex (LO) in the generation of visual consciousness and also the methodological issues concerning the accuracy of targeting TMS to V1. Th e results showed that the fi rst eff ects of visual consciousness on electrophysiological responses (about 140 ms aft er the stimulus-onset) appeared earlier than the eff ects of selective attention, and also in the unattended condition, suggesting that visual consciousness and selective attention are two independent phenomena which have distinct underlying neural mechanisms. In addition, while it is well known that V1 is necessary for visual awareness, the results of the present thesis suggest that also the abutting visual area V2 is a prerequisite for conscious perception. In our studies, the activation in V2 was necessary for the conscious perception of change in contrast for a shorter period of time than in the case of more detailed conscious perception. We also found that TMS in LO suppressed the conscious perception of object shape when TMS was delivered in two distinct time windows, the latter corresponding with the timing of the ERPs related to the conscious perception of coherent object shape. Th e result supports the view that LO is crucial in conscious perception of object coherency and is likely to be directly involved in the generation of visual consciousness. Furthermore, we found that visual sensations, or phosphenes, elicited by the TMS of V1 were brighter than identically induced phosphenes arising from V2. Th ese fi ndings demonstrate that V1 contributes more to the generation of the sensation of brightness than does V2. Th e results also suggest that top-down activation from V2 to V1 is probably associated with phosphene generation. The results of the methodological study imply that when a commonly used landmark (2 cm above the inion) is used in targeting TMS to V1, the TMS-induced electric fi eld is likely to be highest in dorsal V2. When V1 was targeted according to the individual retinotopic data, the electric fi eld was highest in V1 only in half of the participants. Th is result suggests that if the objective is to study the role of V1 with TMS methodology, at least functional maps of V1 and V2 should be applied with computational model of the TMS-induced electric fi eld in V1 and V2. Finally, the results of this thesis imply that diff erent features of attention contribute diff erently to visual consciousness, and thus, the theoretical model which is built up of the relationship between visual consciousness and attention should acknowledge these diff erences. Future studies should also explore the possibility that visual consciousness consists of several processing stages, each of which have their distinct underlying neural mechanisms.

Trilling race : the political economy of racialised visual-aural encounters

This thesis investigates the matter of race in the context of Finnish language acquisition among adult migrants in Finland. Here matter denotes both the materiality of race and how race comes to matter. Drawing primarily on an auto/ethno/graphic account of learning the Finnish language as a participant in the Finnish for foreigners classes, this thesis problematises the ontology and epistemology of race, i.e., what race is, how it is known, and what an engagement with race entails. Taking cues from the bodily practices of learning the Finnish trill or the rolling r, this study proposes a notion of “trilling race” and argues for an onto-epistemological dis/continuity that marks race’s arrival. The notion of dis/continuity reworks the distinction between continuity and discontinuity, and asks about the how of the arrival of any identity, the where, and the when. In so doing, an analysis of “trilling race” engages with one of the major problematics that has exercised much critical attention, namely: how to read race differently. That is, to rethink the conundrum of the need to counter “representational weight” (Puar 2007, 191) of race on the one hand, and to account for the racialised lived realities on the other. The link between a study of the phenomenon of host country language acquisition and an examination of the question of race is not as obvious as it might seem. For example, what does the argument that the process of language learning is racialised actually imply? Does it mean that race, as a process of racialisation or an ongoing configuration of sets of power relations, exerts force from an outside on the otherwise neutral process of learning the host country language? Or does it mean that race, as an identity category, presents as among the analytical perspectives, along with gender and class for instance, of the phenomenon of host country language acquisition? With these questions in mind, and to foreground the examination of the question of race in the context of Finnish language acquisition among adult migrants, this thesis opens with a discussion of the art installation Finnexia by Lisa Erdman. Finnexia is a fictitious drug said to facilitate Finnish language learning through accelerating the cognitive learning process and reducing the anxiety of speaking the Finnish language. Not only does the Finnexia installation make visible the ways in which the lack of skill in Finnish is fgured as the threshold – a border that separates the inside from the outside – to integration, but also, and importantly, it raises questions about the nature of difference, and the process of differentiation that separates the individual from the social, fact from fiction, nature from culture. These puzzles animate much of the analysis in this dissertation. These concerns continue to be addressed in the rest of part one. Whereas chapter two offers a reconsideration of the ambiguities of ethnisme/ethnicity and race, chapter three dilates on the methodological implications of a conception of the dis/continuity of race. Part two focuses on the matter of race and examines the political economy of visual-aural encounters, whereas part three shifts the focus and rethinks the possibilities and limitations of transforming racialised and normative constraints. Taking up these particular problematics, this thesis as a whole argues that race trills itself: its identity/difference is simultaneously made possible and impossible.

Measuring Effectiveness of Marketing Message: The Role of Verbal, Visual and Brand Elements

The aim of this paper is to study the role of verbal, visual and brand elements while meas-uring effectiveness of marketing message. The thesis is written in the context of mobile gaming industry. The object of the study is marketing message. To achieve the aim, the main research question was formulated: How do the elements of marketing message, such as verbal, visual and brand, affect the consumer’s attitude toward the ad, emotional response and attention capture? The theory development chapter lays on three corner stones – analysis of previous litera-ture on marketing message and its elements, namely verbal, visual and brand; overview of literature on attitude formation and particularly attitude toward the ad. In addition, investiga-tion of key points of emotional response and attention capture literature finalizes the chap-ter. The empirical part consists of experiment, conducted with 27 participants. Experiment includes the self-report semantically anchored scale, measuring the attitude toward the ad, as well as autonomic measures – eye tracking (attention capture) and facial expressions (emotional response). The results of the experiment showed that the size of the brand element – the logo – has an effect on the attention capture and the overall attitude toward the ad. The bigger the logo, the more time people spend viewing it, and they realise the message is more educa-tional and factual. The measure related to the visual element – the visual complexity – in-creases the intensity of participant’s facial expression. While the measure of verbal ele-ment – the contrast between text and background colours – leads to a better attitude to-ward the ad. The higher the contrast between text and background, the more known the message appears to the viewer.

Coarse Global Visual Localization of a Mobile Robot

Localization, which is the ability of a mobile robot to estimate its position within its environment, is a key capability for autonomous operation of any mobile robot. This thesis presents a system for indoor coarse and global localization of a mobile robot based on visual information. The system is based on image matching and uses SIFT features as natural landmarks. Features extracted from training images arestored in a database for use in localization later. During localization an image of the scene is captured using the on-board camera of the robot, features are extracted from the image and the best match is searched from the database. Feature matching is done using the k-d tree algorithm. Experimental results showed that localization accuracy increases with the number of training features used in the training database, while, on the other hand, increasing number of features tended to have a negative impact on the computational time. For some parts of the environment the error rate was relatively high due to a strong correlation of features taken from those places across the environment.

Visual measurement of laser-arc hybrid welding

Tässä työssä raportoidaan hybridihitsauksesta otettujen suurnopeuskuvasarjojen automaattisen analyysijärjestelmän kehittäminen.Järjestelmän tarkoitus oli tuottaa tietoa, joka avustaisi analysoijaa arvioimaan kuvatun hitsausprosessin laatua. Tutkimus keskittyi valokaaren taajuuden säännöllisyyden ja lisäainepisaroiden lentosuuntien mittaamiseen. Valokaaria havaittiin kuvasarjoista sumean c-means-klusterointimenetelmän avullaja perättäisten valokaarien välistä aikaväliä käytettiin valokaaren taajuuden säännöllisyyden mittarina. Pisaroita paikannettiin menetelmällä, jossa yhdistyi pääkomponenttianalyysi ja tukivektoriluokitin. Kalman-suodinta käytettiin tuottamaan arvioita pisaroiden lentosuunnista ja nopeuksista. Lentosuunnanmääritysmenetelmä luokitteli pisarat niiden arvioitujen lentosuuntien perusteella. Järjestelmän kehittämiseen käytettävissä olleet kuvasarjat poikkesivat merkittävästi toisistaan kuvanlaadun ja pisaroiden ulkomuodon osalta, johtuen eroista kuvaus- ja hitsausprosesseissa. Analyysijärjestelmä kehitettiin toimimaan pienellä osajoukolla kuvasarjoja, joissa oli tietynlainen kuvaus- ja hitsausprosessi ja joiden kuvanlaatu ja pisaroiden ulkomuoto olivat samankaltaisia, mutta järjestelmää testattiin myös osajoukon ulkopuolisilla kuvasarjoilla. Testitulokset osoittivat, että lentosuunnanmääritystarkkuus oli kohtuullisen suuri osajoukonsisällä ja pieni muissa kuvasarjoissa. Valokaaren taajuuden säännöllisyyden määritys oli tarkka useammassa kuvasarjassa.

Visual Measurement and Modelling of Tool Wear in Rough Turning

Huolimatta korkeasta automaatioasteesta sorvausteollisuudessa, muutama keskeinen ongelma estää sorvauksen täydellisen automatisoinnin. Yksi näistä ongelmista on työkalun kuluminen. Tämä työ keskittyy toteuttamaan automaattisen järjestelmän kulumisen, erityisesti viistekulumisen, mittaukseen konenäön avulla. Kulumisen mittausjärjestelmä poistaa manuaalisen mittauksen tarpeen ja minimoi ajan, joka käytetään työkalun kulumisen mittaukseen. Mittauksen lisäksi tutkitaan kulumisen mallinnusta sekä ennustamista. Automaattinen mittausjärjestelmä sijoitettiin sorvin sisälle ja järjestelmä integroitiin onnistuneesti ulkopuolisten järjestelmien kanssa. Tehdyt kokeet osoittivat, että mittausjärjestelmä kykenee mittaamaan työkalun kulumisen järjestelmän oikeassa ympäristössä. Mittausjärjestelmä pystyy myös kestämään häiriöitä, jotka ovat konenäköjärjestelmille yleisiä. Työkalun kulumista mallinnusta tutkittiin useilla eri menetelmillä. Näihin kuuluivat muiden muassa neuroverkot ja tukivektoriregressio. Kokeet osoittivat, että tutkitut mallit pystyivät ennustamaan työkalun kulumisasteen käytetyn ajan perusteella. Parhaan tuloksen antoivat neuroverkot Bayesiläisellä regularisoinnilla.

Unsupervised visual object categorization

The number of digital images has been increasing exponentially in the last few years. People have problems managing their image collections and finding a specific image. An automatic image categorization system could help them to manage images and find specific images. In this thesis, an unsupervised visual object categorization system was implemented to categorize a set of unknown images. The system is unsupervised, and hence, it does not need known images to train the system which needs to be manually obtained. Therefore, the number of possible categories and images can be huge. The system implemented in the thesis extracts local features from the images. These local features are used to build a codebook. The local features and the codebook are then used to generate a feature vector for an image. Images are categorized based on the feature vectors. The system is able to categorize any given set of images based on the visual appearance of the images. Images that have similar image regions are grouped together in the same category. Thus, for example, images which contain cars are assigned to the same cluster. The unsupervised visual object categorization system can be used in many situations, e.g., in an Internet search engine. The system can categorize images for a user, and the user can then easily find a specific type of image.

The Importance of Semantics: Visual World Studies on Drawing Inferences and Resolving Anaphors

The present thesis investigated the importance of semantics in generating inferences during discourse processing. Three aspects of semantics, gender stereotypes, implicit causality information and proto-role properties, were used to investigate whether semantics is activated elaboratively during discourse comprehension and what its relative importance is in backward inferencing compared to discourse/structural cues. Visual world eye-tracking studies revealed that semantics plays an important role in both backward and forward inferencing: Gender stereotypes and implicit causality information is activated elaboratively during online discourse comprehension. Moreover, gender stereotypes, implicit causality and proto-role properties of verbs are all used in backward inferencing. Importantly, the studies demonstrated that semantic cues are weighed against discourse/structural cues. When the structural cues consist of a combination of cues that have been independently shown to be important in backward inferencing, semantic effects may be masked, whereas when the structural cues consist of a combination of fewer prominent cues, semantics can have an earlier effect than structural factors in pronoun resolution. In addition, the type of inference matters, too: During anaphoric inferencing semantics has a prominent role, while discourse/structural salience attains more prominence during non-anaphoric inferencing. Finally, semantics exhibits a strong role in inviting new inferences to revise earlier made inferences even in the case the additional inference is not needed to establish coherence in discourse. The findings are generally in line with the Mental Model approaches. Two extended model versions are presented that incorporate the current findings into the earlier literature. These models allow both forward and backward inferencing to occur at any given moment during the course of processing; they also allow semantic and discourse/structural cues to contribute to both of these processes. However, while the Mental Model 1 does not assume interactions between semantic and discourse/structural factors in forward inferencing, the Mental Model 2 does assume such a link.

Demonstration Platform for Visual Quality Metrics

This thesis presents two graphical user interfaces for the project DigiQ - Fusion of Digital and Visual Print Quality, a project for computationally modeling the subjective human experience of print quality by measuring the image with certain metrics. After presenting the user interfaces, methods for reducing the computation time of several of the metrics and the image registration process required to compute the metrics, and details of their performance are given. The weighted sample method for the image registration process was able to signifigantly decrease the calculation times while resulting in some error. The random sampling method for the metrics greatly reduced calculation time while maintaining excellent accuracy, but worked with only two of the metrics.

Kuka suunnittelee mainokset? Tutkimus mainosalan kulisseista,yhteistyökäytännöistä ja ristiriidoista. Mainonnan suunnittelijan näkökulma

Tutkimus kuvaa tapahtumia mainonnan suunnittelun kulissien takana ja niiden vaikutusta suunnittelutyöhön mainonnan suunnittelijan näkökulmasta. Lähestymistapa on systeemiteoreettinen: tutkimuksessa tarkastellaan sekä mainostoimiston suunnittelijoiden, projektijohtajien ja muiden mainonnan suunnitteluun osallistuvien keskinäistä vuorovaikutusta että mainostoimiston ja mainoksia tilaavan asiakkaan vuorovaikutuksen asettamia rajoja ja mahdollisuuksia. Keskeinen työväline on Kurt Lewinin kentän käsite. Tutkimuksessa se konkretisoituu esitystavaksi mainonnan suunnittelun olennaisista piirteistä, jotka ovat toisistaan riippuvaisia. Tutkimusta pohjustaa ajatus mainonnan suunnittelun perusrakenteesta, joka on riippumaton taloudellisista, yhteiskunnallisista tai mainostoimialan liiketoimintaympäristön muutoksista. Mainostoimistossa työtä tehdään usein ryhmässä. Ydinryhmä muodostuu kirjoittavan ja visuaalisen suunnittelijan työparista, mutta projektijohtaja on avainasemassa hoitaessaan yhteydenpitoa mainostoimiston asiakkaaseen. Tutkimustyötä viitoittivat kysymykset mainonnan suunnittelijoiden tehtävästä ja asemasta, työssä koetuista haasteista sekä osuudesta ja vastuusta lopullisissa töissä. Keskiössä ovat suunnittelutyötä raamittavat haasteet, jotka ohjaavat suunnittelijoiden kykyjä ja haluja toteuttaa luovuuttaan. Tutkimus ammentaa teoreettisia aineksia työnjaon ja tiimityön käsitteiden ohella vallan tilanteisuudesta ja suhteista sekä sosiaalisen pääoman ja luottamuksen moniaineksisuudesta. Tutkimuksen aineisto kerättiin syksyllä 2008 ja alkuvuodesta 2009 haastattelemalla suomalaisten mainostoimistojen suunnittelijoita. Haastatteluaineisto koostuu kymmenestä ryhmähaastattelusta, johon kuhunkin osallistui 3–4 suunnittelijaa. Muu aineisto sisältää toimialan tilastoja ja julkaisuja sekä yksityisiä sähköpostikirjeenvaihtoja ja keskusteluja mainosammattilaisten kanssa. Haastatteluaineisto analysoitiin Milesin ja Hubermannin aineistolähtöisen sisällönanalyysin avulla ja sitä täydennettiin retorisella diskurssianalyysilla. Analyysin alkuvaiheessa koemetodina sovellettiin Straussin ja Corbinin aineistolähtöisen teorian (grounded theory) kolmivaiheista koodausta. Tutkimuksen tuloksena on malli mainonnan suunnittelun kentän jännitteistä, jotka johtavat toimimaan tietyllä tavalla. Mainonnan suunnittelijan tehtävinä näyttäytyvät vaikuttaminen, asiakkaan tarpeiden tunnistaminen ja tyydyttäminen sekä omakohtainen menestyminen. Suunnittelijan asema näyttää työssä koettujen haasteiden kautta häilyvän asiantuntijuuden ja alihankkijuuden välimaastossa. Työn henkilökohtaisina haasteina piirtyvät tarmokkuuden ja jatkuvan oivaltamisen vaateet. Ulkoisina tekijöinä talouden, teknologian ja sen myötä median murros sekä haastaa että kehittää: alituiseen kiireeseen näytetään verhoavan pulmia, joiden todellinen alkuperä paikantuu muualle. Keskeiset ristiriidat ja toiminnan edellytykset ilmenevät juuri yhteistyössä: mainostoimiston sisäinen yhteistyö ja asiakkaan antama palaute ovat merkittäviä tekijöitä luottamuksen taustalla. Siten avoin ja vastavuoroinen kommunikaatio piirtyy olennaiseksi asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa ja asiakkaan menestymisessä. Mainonnan suunnittelussa tärkeäksi kysymykseksi nousevat portinvartijoiden roolit. Mainostoimiston sisäisessä työskentelyssä projektijohtajat hallinnoivat suunnitteluresursseja, välittävät tietoa asiak kaalta suunnittelijalle ja päinvastoin sekä tekevät tärkeimmät päätökset. Asiakkaan puolella mainoksia tilaava asiakashenkilö hallinnoi valjastamiaan resursseja, mutta varsinainen päätöksenteko tapahtuu tämän esimiehen toimesta. Tulosten valossa on perusteltua uskoa, että mainonnan suunnittelijat kokevat oman työnsä arvon alentuneen ja päätösvaltansa vähentyneen. Mainostoimialan murroksen kannalta tutkimus tuo esiin uudenlaisen tiimityön ymmärtämisen ja korostaa yksilöiden vahvuuksien tunnistamisen merkitystä. Kiristyvässä taloudessa se suuntaa huomion sekä mainostoimistojen että niiden asiakasyritysten sisäisten ja ulkoisten resurssien tehokkaaseen ja tuottavaan hyödyntämiseen ja organisoimiseen. Sosiologisesti tutkimus tarjoaa yhdenlaisen näkökulman ryhmätyön ulottuvuuksiin ja työelämän yhteistyöhaasteiden pohtimiseen. Siten tutkimuksen tuloksilla voi nähdä arvoa myös muiden kuin mainosalan yhteistyökäytäntöjentarkasteluun.

Learning Robot Motions from Visual Sensing

Learning from demonstration becomes increasingly popular as an efficient way of robot programming. Not only a scientific interest acts as an inspiration in this case but also the possibility of producing the machines that would find application in different areas of life: robots helping with daily routine at home, high performance automata in industries or friendly toys for children. One way to teach a robot to fulfill complex tasks is to start with simple training exercises, combining them to form more difficult behavior. The objective of the Master’s thesis work was to study robot programming with visual input. Dynamic movement primitives (DMPs) were chosen as a tool for motion learning and generation. Assuming a movement to be a spring system influenced by an external force, making this system move, DMPs represent the motion as a set of non-linear differential equations. During the experiments the properties of DMP, such as temporal and spacial invariance, were examined. The effect of the DMP parameters, including spring coefficient, damping factor, temporal scaling, on the trajectory generated were studied.