Autonomic prediction of error-related ERP components in perceptual and conceptual tasks in older and younger adults

In studies of cognitive processing, the allocation of attention has been consistently linked to subtle, phasic adjustments in autonomic control. Both autonomic control of heart rate and control of the allocation of attention are known to decline with age. It is not known, however, whether characteristic individual differences in autonomic control and the ability to control attention are closely linked. To test this, a measure of parasympathetic function, vagal tone (VT) was computed from cardiac recordings from older and younger adults taken before and during performance of two attentiondemanding tasks - the Eriksen visual flanker task and the source memory task. Both tasks elicited event-related potentials (ERPs) that accompany errors, i.e., error-related negativities (ERNs) and error positivities (Pe's). The ERN is a negative deflection in the ERP signal, time-locked to responses made on incorrect trials, likely generated in the anterior cingulate. It is followed immediately by the Pe, a broad, positive deflection which may reflect conscious awareness of having committed an error. Age-attenuation ofERN amplitude has previously been found in paradigms with simple stimulus-response mappings, such as the flanker task, but has rarely been examined in more complex, conceptual tasks. Until now, there have been no reports of its being investigated in a source monitoring task. Age-attenuation of the ERN component was observed in both tasks. Results also indicated that the ERNs generated in these two tasks were generally comparable for young adults. For older adults, however, the ERN from the source monitoring task was not only shallower, but incorporated more frontal processing, apparently reflecting task demands. The error positivities elicited by 3 the two tasks were not comparable, however, and age-attenuation of the Pe was seen only in the more perceptual flanker task. For younger adults, it was Pe scalp topography that seemed to reflect task demands, being maximal over central parietal areas in the flanker task, but over very frontal areas in the source monitoring task. With respect to vagal tone, in the flanker task, neither the number of errors nor ERP amplitudes were predicted by baseline or on-task vagal tone measures. However, in the more difficult source memory task, lower VT was marginally associated with greater numbers of source memory errors in the older group. Thus, for older adults, relatively low levels of parasympathetic control over cardiac response coincided with poorer source memory discrimination. In both groups, lower levels of baseline VT were associated with larger amplitude ERNs, and smaller amplitude Pe's. Thus, low VT was associated in a conceptual task with a greater "emergency response" to errors, and at the same time, reduced awareness of having made them. The efficiency of an individual's complex cognitive processing was therefore associated with the flexibility of parasympathetic control of heart rate, in response to a cognitively challenging task.

The application of the structural correlation method to determine the reaction coordinate for a putative ring closure reaction

The cr ystal structure of the compound 2-benzoylethylidene-3-(2,4- dibromophenyl)-2,3-dihydro-5-phenyl-l,3,4-thiadiazole* C23H16Br2NZOS (BRMEO) has been determined by using three dimensiona l x-ray diffraction data. The crys tal form is monoclinic, space group P21/c, a = 17.492(4), o -.t' 0 R 0 b =: 16.979(1), c = 14.962(1) A, "X. =o= 90 ',= 106.46(1) , z = 8, graphite-monochromatized Mo~ rad iation, Jl= 0.710J3~, D = 1.62g/cc and o D = 1.65g/cc. The data were col lected on ~ Nonius CAD-4 c diffractometer. The following atoms were made anisotropic: Br, S, N, 0, C7, and C14-C16 for each i ndependent molecu le ; the rest were left isotropic. For 3112 independent refl ec tions with F > 6G\F), R == 0.057. The compound has two independent molecules within the asymmetric unit. Two different conformers were observed which pack well together. /l The S---O interaction distances of 2.493(6) and 2 . 478(7) A were observed for molecules A and B respectively. These values are consistent with earlier findings for 2-benzoylmethylene-3-(2,4-dibromophenyl)- ~~ 2,3-dihydro-5-phenyl-l,3,4-thiadiazole C22H14Br2N20S (BRPHO) and 2-benzoylpropylidene-3-(2,4-dibromophenyl)-2,3-dihydroiii ,'r 5-phenyl-l,3,4-thiadiazole C24H18Br2N20S (BRPETO ) where S---O distances are l ess than the van der Waals (3.251\) but greater than those expected for () a single bond (1.50A). From the results and the literature it appears obvious that the energy/reaction coordinate pathway has a minimum between the end structures (the mono- and bicyclic compounds). * See reference (21) for nomenclature.

The relationship between stem-form, stand-closure and site -conditions : the influence of environmental conditions on tree allometry and forest structure in west-central Alberta

Changes in the configuration of a tree stern result insignificant differences in its total volume and in the proportion of that volume that is merchantable timber. Tree allometry, as represented by stem-fo~, is the result of the vertical force of gravity and the horizontal force of wind. The effect of wind force is demonstrated in the relationship between stem-form, standclosure and site-conditions. An increase in wind force on the individual tree due to a decrease in stand density should produce a more tapered tree. The density of the stand is determined by the conditions that the trees are growing under. The ability of the tree to respond to increased wind force may also be a function of these conditions . This stem-form/stand-closure/site-conditions relationship was examined using a pre-existing database from westcentral Alberta. This database consisted of environmental, vegetation, soils and timber data covering a wide range of sites. There were 653 sample trees with 82 variables that formed the basis of the analysis. There were eight tree species consisting of Pinus contorta, Picea mariana, Picea engelmannii x glauca, Abies lasiocarpa, Larix laricina, Populus tremuloides, Betula papyrifera and Populus balsamifera plus a comprehensive all-species data set. As the actual conformation of the stern is very individual, stem-fo~was represented by the diameter at breast height to total height r~tio. The four stand-closure variables, crown closure, total basal area, total volume and total number of stems were reduced to total basal area and total number of stems utilizing a bivariate correlation matrix by species. Site-conditions were subdivided into macro, meso and micro variables and reduced in number 3 using cross-tabulations, bivariate correlation and principal components analysis as screening tools. The stem-fo~/stand-closure relationship was examined using bivariate correlation coefficients for stem-fo~ with total number of stems and stem-fo~ with total basal area. The stem-fo~/site-conditions and the stand-closure/site- conditions relationships were examined using multiple correlation coefficients. The stem-form/stand-closure/site-conditions relationship was examined using multiple correlation coefficients in separate analyses for both total number of stems and total basal area. An increase in stand-closure produced a decrease in stem-form for both total number of stems and total basal area for most species. There was a significant relationship between stem-form and site-conditions and between stand-closure and site-conditions for both total number of stems and total basal area for most species. There was a significant relationship between the stemform and site-conditions, including the stand-closure, for most species; total number of stems was involved independently of the site-conditions in the prediction of stem-form and total basal area was not. Larix laricina and Betula papyrifera were the exceptions to the trends observed with most species. The influence of both stand-closure (total number of stems in particular) and site-conditions (elevation in particular) suggest that forest management practices should include these- ecological parameters in determining appropriate restocking levels.

The impact of wine closure and packaging type, and light and temperature exposure on the concentration of 3-alkyl-2 -methoxypyrazines and other key constituents of wine

3-alkyl-2-methoxypyrazines (MPs) are grape- and insect-derived odor-active compounds responsible for vegetative percepts that are detrimental to wine quality when elevated. This study tested both the effect of closure/packaging types and light/temperature storage conditions on MPs (isopropyl-, secbutyl-, and isobutyl-MP) in wine. An MP-emiched wine rapidly (after 140 hours) and significantly decreased in MP concentration after natural and synthetic cork contact (immersion of closures in wine). This decrease was greatest with synthetic closures (70% - 89% reduction) and secbutyl-MP. Subsequently storage trials tested the effects of commercial closure/packaging options (natural cork, agglomerate cork, synthetic corks, screwcaps and TetraPak® cartons) on MPs in MP-emiched Riesling and Cabernet Franc over 18 months. Regardless of packaging, isobutyl-MP was the most altered from bottling. Notably, all MP levels tended to decrease to the greatest extent in TetraPak® cartons (~34% for all MPs) and there was evidence of contribution ofisoproyl- and secbutyl-MP from cork-based closures (i.e. ~30% increase in secbutyl-MP after 6 months) or from an unidentified wine constituent. To test the effects of various light/temperature conditions (light exposed at ambient temperature in three different bottle hues, light excluded at ambient temperature and light excluded at a "cellar" temperature (14°C)), MP-emiched Riesling and Cabernet Franc were also analyzed for MP concentrations over 12 months. MPs did not vary consistently with light or temperature. Other odorants and physico-chemical properties were tested in all wines during storage trials and closely agree with previous literature. These results provide novel insights into MPs during ageing, interactions with packaging and storage conditions, and assist in the selection of storage conditions/packaging for optimal wine quality.

Los efectos de realidad en la modalidad de imágenes planas en 3a. dimensión en la comunicación perceptual por Ana María del Carmen Márquez Rodríguez

Tesis (Maestría en Planeación e Investigación de la Comunicación) U.A.N.L.

Le chunking perceptif de la parole : sur la nature du groupement temporel et son effet sur la mémoire immédiate

Dans de nombreux comportements qui reposent sur le rappel et la production de séquences, des groupements temporels émergent spontanément, créés par des délais ou des allongements. Ce « chunking » a été observé tant chez les humains que chez certains animaux et plusieurs auteurs l’attribuent à un processus général de chunking perceptif qui est conforme à la capacité de la mémoire à court terme. Cependant, aucune étude n’a établi comment ce chunking perceptif s’applique à la parole. Nous présentons une recension de la littérature qui fait ressortir certains problèmes critiques qui ont nui à la recherche sur cette question. C’est en revoyant ces problèmes qu’on propose une démonstration spécifique du chunking perceptif de la parole et de l’effet de ce processus sur la mémoire immédiate (ou mémoire de travail). Ces deux thèmes de notre thèse sont présentés séparément dans deux articles. Article 1 : The perceptual chunking of speech: a demonstration using ERPs Afin d’observer le chunking de la parole en temps réel, nous avons utilisé un paradigme de potentiels évoqués (PÉ) propice à susciter la Closure Positive Shift (CPS), une composante associée, entre autres, au traitement de marques de groupes prosodiques. Nos stimuli consistaient en des énoncés et des séries de syllabes sans sens comprenant des groupes intonatifs et des marques de groupements temporels qui pouvaient concorder, ou non, avec les marques de groupes intonatifs. Les analyses démontrent que la CPS est suscitée spécifiquement par les allongements marquant la fin des groupes temporels, indépendamment des autres variables. Notons que ces marques d’allongement, qui apparaissent universellement dans la langue parlée, créent le même type de chunking que celui qui émerge lors de l’apprentissage de séquences par des humains et des animaux. Nos résultats appuient donc l’idée que l’auditeur chunk la parole en groupes temporels et que ce chunking perceptif opère de façon similaire avec des comportements verbaux et non verbaux. Par ailleurs, les observations de l’Article 1 remettent en question des études où on associe la CPS au traitement de syntagmes intonatifs sans considérer les effets de marques temporels. Article 2 : Perceptual chunking and its effect on memory in speech processing:ERP and behavioral evidence Nous avons aussi observé comment le chunking perceptif d’énoncés en groupes temporels de différentes tailles influence la mémoire immédiate d’éléments entendus. Afin d’observer ces effets, nous avons utilisé des mesures comportementales et des PÉ, dont la composante N400 qui permettait d’évaluer la qualité de la trace mnésique d’éléments cibles étendus dans des groupes temporels. La modulation de l’amplitude relative de la N400 montre que les cibles présentées dans des groupes de 3 syllabes ont bénéficié d’une meilleure mise en mémoire immédiate que celles présentées dans des groupes plus longs. D’autres mesures comportementales et une analyse de la composante P300 ont aussi permis d’isoler l’effet de la position du groupe temporel (dans l’énoncé) sur les processus de mise en mémoire. Les études ci-dessus sont les premières à démontrer le chunking perceptif de la parole en temps réel et ses effets sur la mémoire immédiate d’éléments entendus. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent qu’un processus général de chunking perceptif favorise la mise en mémoire d’information séquentielle et une interprétation de la parole « chunk par chunk ».

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Evaluating perceptual maps of asymmetries for gait symmetry quantification and pathology detection

Le mouvement de la marche est un processus essentiel de l'activité humaine et aussi le résultat de nombreuses interactions collaboratives entre les systèmes neurologiques, articulaires et musculo-squelettiques fonctionnant ensemble efficacement. Ceci explique pourquoi une analyse de la marche est aujourd'hui de plus en plus utilisée pour le diagnostic (et aussi la prévention) de différents types de maladies (neurologiques, musculaires, orthopédique, etc.). Ce rapport présente une nouvelle méthode pour visualiser rapidement les différentes parties du corps humain liées à une possible asymétrie (temporellement invariante par translation) existant dans la démarche d'un patient pour une possible utilisation clinique quotidienne. L'objectif est de fournir une méthode à la fois facile et peu dispendieuse permettant la mesure et l'affichage visuel, d'une manière intuitive et perceptive, des différentes parties asymétriques d'une démarche. La méthode proposée repose sur l'utilisation d'un capteur de profondeur peu dispendieux (la Kinect) qui est très bien adaptée pour un diagnostique rapide effectué dans de petites salles médicales car ce capteur est d'une part facile à installer et ne nécessitant aucun marqueur. L'algorithme que nous allons présenter est basé sur le fait que la marche saine possède des propriétés de symétrie (relativement à une invariance temporelle) dans le plan coronal.

A Study of Closure and Fuzzy Closure Spaces with Reference to H-Closedness and Convexity

Department of Mathematics, Cochin University of Science and Technology.

Closure of the Monte Carlo dynamical equation in the spherical Sherrington-Kirkpatrick model

We study the analytical solution of the Monte Carlo dynamics in the spherical Sherrington-Kirkpatrick model using the technique of the generating function. Explicit solutions for one-time observables (like the energy) and two-time observables (like the correlation and response function) are obtained. We show that the crucial quantity which governs the dynamics is the acceptance rate. At zero temperature, an adiabatic approximation reveals that the relaxational behavior of the model corresponds to that of a single harmonic oscillator with an effective renormalized mass.

Estudio perceptual sobre cuestiones académicas y su relación con el rendimiento escolar.

Averiguar en qué medida influyen en el rendimiento académico, las percepciones elaboradas por los chicos acerca del interés, actitudes y expectativas mostradas por los padres hacia sus estudios. Esta cuestión se estudia atendiendo al diverso origen social y nivel cultural de las familias. Se divide la ciudad de Oviedo en dos zonas: alta y baja. Para la muestra se toman 97 alumnos de los colegios de la zona baja y 73 de dos colegios de la zona alta, todos ellos en séptimo de EGB en el curso 84-85. En total se trabajó con una muestra de 170 alumnos y sus respectivos padres. Se utiliza como variable dependiente el rendimiento escolar. Las variables independientes se agrupan en tres grandes bloques: interés, actitudes y expectativas. En el cuestionario sobre cada variable de las que integran los bloques mencionados se establecen dos preguntas que dan lugar a dos subvariables: la percepción elaborada por el niño acerca de la conducta de sus padres en un determinado tema; y lo que él considera oportuno sobre ese mismo tema. De cada par de subvariables se obtiene una nueva: la diferencia entre ellas, que permite medir el grado de acuerdo entre ambas percepciones. Calificaciones de Lengua y Matemáticas para la medida del rendimiento escolar. Cuestionario elaborado para esta investigación en el que se incluyen preguntas sobre percepción de intereses, actitudes y expectativas en los padres y las propias del niño. Correlación múltiple entre variables independientes de cada factor y las dependientes y a partir de ellas se elaboran las consiguientes ecuaciones de predicción tanto del rendimiento en Lengua como del rendimiento en Matemáticas el estudio de estas cuestiones se realiza tanto a nivel global y teniendo en cuenta las categorías culturales de pertenencia. Los valores del coeficiente de regresión entre el factor interés y el rendimiento en las materias de Lengua y Matemáticas ascienden a medida que se eleva el nivel cultural del padre y lo mismo ocurre con el factor actitudes y el factor expectativas. El rendimiento escolar es diferencial de unos a otros estratos sociales siendo más elevado en aquellos niños con padres de mayor nivel cultural. El rendimiento académico aumenta cuando los chicos tienen sus propios criterios es decir a medida que los desacuerdos en las percepciones elaboradas acerca de sus padres y las propias son amplios y negativos. Existe un alto grado de acuerdo entre las percepciones elaboradas por el chico respecto a la conducta paterna en determinados problemas escolares y la propia sobre los mismos problemas, lo cual demuestra la importancia de las actitudes, intereses y expectativas de los padres respecto a la actividad escolar ya que éstas mediatizan las de sus hijos si los padres se encuentran en una línea de acercamiento a las cuestiones escolares, los niños se comportan también según esa línea, favoreciéndose la consecución de un buen rendimiento.

From First Contact to Close Encounters: A Developmentally Deep Perceptual System for a Humanoid Robot

This thesis presents a perceptual system for a humanoid robot that integrates abilities such as object localization and recognition with the deeper developmental machinery required to forge those competences out of raw physical experiences. It shows that a robotic platform can build up and maintain a system for object localization, segmentation, and recognition, starting from very little. What the robot starts with is a direct solution to achieving figure/ground separation: it simply 'pokes around' in a region of visual ambiguity and watches what happens. If the arm passes through an area, that area is recognized as free space. If the arm collides with an object, causing it to move, the robot can use that motion to segment the object from the background. Once the robot can acquire reliable segmented views of objects, it learns from them, and from then on recognizes and segments those objects without further contact. Both low-level and high-level visual features can also be learned in this way, and examples are presented for both: orientation detection and affordance recognition, respectively. The motivation for this work is simple. Training on large corpora of annotated real-world data has proven crucial for creating robust solutions to perceptual problems such as speech recognition and face detection. But the powerful tools used during training of such systems are typically stripped away at deployment. Ideally they should remain, particularly for unstable tasks such as object detection, where the set of objects needed in a task tomorrow might be different from the set of objects needed today. The key limiting factor is access to training data, but as this thesis shows, that need not be a problem on a robotic platform that can actively probe its environment, and carry out experiments to resolve ambiguity. This work is an instance of a general approach to learning a new perceptual judgment: find special situations in which the perceptual judgment is easy and study these situations to find correlated features that can be observed more generally.

Perceptual Evaluation of Video-Realistic Speech

abstract With many visual speech animation techniques now available, there is a clear need for systematic perceptual evaluation schemes. We describe here our scheme and its application to a new video-realistic (potentially indistinguishable from real recorded video) visual-speech animation system, called Mary 101. Two types of experiments were performed: a) distinguishing visually between real and synthetic image- sequences of the same utterances, ("Turing tests") and b) gauging visual speech recognition by comparing lip-reading performance of the real and synthetic image-sequences of the same utterances ("Intelligibility tests"). Subjects that were presented randomly with either real or synthetic image-sequences could not tell the synthetic from the real sequences above chance level. The same subjects when asked to lip-read the utterances from the same image-sequences recognized speech from real image-sequences significantly better than from synthetic ones. However, performance for both, real and synthetic, were at levels suggested in the literature on lip-reading. We conclude from the two experiments that the animation of Mary 101 is adequate for providing a percept of a talking head. However, additional effort is required to improve the animation for lip-reading purposes like rehabilitation and language learning. In addition, these two tasks could be considered as explicit and implicit perceptual discrimination tasks. In the explicit task (a), each stimulus is classified directly as a synthetic or real image-sequence by detecting a possible difference between the synthetic and the real image-sequences. The implicit perceptual discrimination task (b) consists of a comparison between visual recognition of speech of real and synthetic image-sequences. Our results suggest that implicit perceptual discrimination is a more sensitive method for discrimination between synthetic and real image-sequences than explicit perceptual discrimination.