Cortical dynamics of speech perception in adverse listening conditions

Puheen havaitseminen on useimmiten vaivatonta ja luotettavaa myös erittäin huonoissa kuunteluolosuhteissa. Puheen ymmärrettävyys voi kuitenkin heikentyä ympäristön häiriölähteiden lisäksi myös silloin, kun puhesignaalin rakennetta muutetaan esimerkiksi pakkaamalla digitaalista ääntä. Tällainen häiriö voi heikentää ymmärrettävyyttä jopa ulkoisia häiriöitä voimakkaammin, koska kuulojärjestelmä ei pysty hyödyntämään äänilähteen ominaisuuksia, kuten äänen tulosuuntaa, häiriön erottelemisessa puheesta. Akustisten häiriöiden vaikutuksia puheen havaitsemiseen on tutkttu laajalti, mutta havaitsemiseen liittyvät aivomekanismit tunnetaan edelleen melko puutteelisesti etenkin tilanteissa, joissa itse puhesignaali on laadultaan heikentynyt. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia puheen havaitsemisen aivomekanismeja tilanteissa, joissa puhesignaali on vaikeammin ymmärrettävissä joko ulkoisen äänilähteen tai digitaalisen pakkauksen vuoksi. Väitöskirjan neljässä osatutkimuksessa lyhyiden puheäänien ja jatkuvan puheen ymmärrettävyyttä muokattiin joko digitaalisen pakkauksen kautta tai lisäämällä puhesignaaliin satunnaiskohinaa. Puheärsykkeisiin liittyvää aivotoimintaa tutkittiin magnetoenkefalografia-mittauksilla. Tutkimuksissa havaittiin, että kuuloaivokuorella syntyneet herätevasteet voimistuivat, kun puheääntä pakattiin digitaalisesti. Sen sijaan puheääniin lisätty satunnaiskohina ei vaikuttanut herätevasteisiin. Edelleen, mikäli puheäänien taustalla esitettiin jatkuvaa häiriötä, kuuloaivokuoren aktivoituminen viivästyi häiriön intensiteetin kasvaessa. Kuuntelukokeissa havaittiin, että digitaalinen pakkaus heikentää puheäänien ymmärrettävyyttä voimakkaammin kuin satunnaiskohina. Lisäksi osoitettiin, että aiempi tieto puheen sisällöstä paransi merkittävästi häiriöisen puheen ymmärrettävyyttä, mikä heijastui aivotoimintaan kuuloaivokuoren viereisillä aivoalueilla siten, että ymmärrettävä puhe aiheutti suuremman aktivaation kuin heikosti ymmärrettävä puhe. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että kuuloaivokuori on erittäin herkkä puheäänien akustisille häiriöille, ja myöhemmissä prosessoinnin vaiheissa useat kuuloaivokuoren viereiset aivoalueet heijastavat puheen ymmärrettävyyttä. Tulosten mukaan voi olettaa, että kuulojärjestelmä mukautuu nopeasti ääniympäristön vaihteluihin muun muassa hyödyntämällä aiempaa tietoa puheen sisällöstä tulkitessaan häiriöistä puhesignaalia.