Aalto-yliopiston professori Lauri Parkkosen ryhmä aikoo selvittää, kuinka monimutkaisia ajallisia rakenteita koirien ja kissojen aivot pystyvät poimimaan ympäristöstään.
Parkkosen tiimi aikoo yhdistää uuden menetelmän ja aiemmat kokemuksensa eläinten aivotoiminnan mittaamisesta. Ryhmä on vuosia kehittänyt kvanttioptisia antureita aivomagneettikäyrän eli magnetoenkefalografian (MEG) mittaamiseen.
Toisin kuin perinteisessä MEG-laitteessa, jossa hyvin kylmässä toimivat suprajohtavat anturit vaativat ympärilleen senttimetrejä paksun lämpöeristeen, nämä uudet huoneenlämpötilassa toimivat anturit voidaan tuoda suoraan pään pinnalle. Tämä mahdollistaa entistä tarkemmat aivomagneettikäyrien mittaukset. MEG-kuvantaminen on tutkittavalle kivutonta ja turvallista.
Koirien aivotoimintaa on mitattu kajoamattomasti jo aiemmin aivosähkökäyrän (EEG) avulla. Koirien kallon päällä on kuitenkin paljon aivosähkökäyrän tarkkuutta häiritseviä lihaksia, minkä vuoksi se kertoo melko epätarkasti koirien aivojen toiminnasta.
– Kissat ja koirat kuulevat laboratoriossa toistuvia äänisarjoja, joiden joukossa on satunnaisesti poikkeavia sarjoja. Ihmisellä poikkeama opitusta ”säännöstä” synnyttää erityisen vasteen aivoissa. Tarkoituksemme on selvittää, syntyykö myös kissoilla ja koirilla aivovasteita näille monimutkaisempien äänisarjojen poikkeamille ja pienentääkö tarkkaavaisuuden suuntaaminen muualle näitä vasteita, kuten ihmisellä tapahtuu, Parkkonen kertoo tiedotteessa.
Parkkonen on jo kokeillut alustavasti hyvin yksinkertaisia mittauksia perheensä Roosa-kissalla, joka viihtyy pitkiäkin aikoja sylissä, mikä on tärkeää mittauksen onnistumisen kannalta. Kissa tuotiin tutustumaan laboratorioon jo pari tuntia ennen mittauksia – kissat kun ovat paikkaherkkiä.
– Saimme kissalta mitattua kuuloherätevasteet kahdelle erilaiselle äänelle, jotka esiintyivät eri todennäköisyyksillä ja satunnaisessa järjestyksessä. Harvemmin esiintyvälle äänelle kissan aivot tuottivat samankaltaisen poikkeamavasteen kuin ihmisaivotkin vastaavanlaisessa kokeessa, Parkkonen sanoo.
Mittausasetelma suunnitellaan niin, että se soveltuu sekä kissoille että koirille, joskin kokeita aletaan ensin tehdä kissoilla. Tavoitteena on samalla kehittää myös ihmisvauvoille sopivaa mittausasetelmaa.
– Kokemuksemme mukaan ammattilainen voi opettaa koiran katsomaan näköärsykettä riittävän pitkiä aikoja aivomittauksen mahdollistamiseksi, mutta kissojen ja ihmisvauvojen kanssa tämä ei todennäköisesti onnistu. Kuuloärsykkeet toimivat siksi kissoilla ja vauvoilla näköärsykkeitä paremmin. Laboratoriossa kuuloärsykkeet tuotetaan vapaassa tilassa olevalla kaiuttimella eikä kuulokkeita tarvita.
Alustavassa kokeessa Parkkonen piti kvanttioptista MEG-anturia kädellä kissan pään päällä ja kissa kuunteli ääniä. Tulevissa kokeissa on mahdollista, että anturit kiinnitetään kevyesti eläimen päähän pannalla, jotta pään kääntäminen ei muuta anturin paikkaa aivoihin nähden.
Perinteiset kypärän sisälle eristetyt MEG-anturit eivät sovellu eläinmittauksiin, koska kullekin lajille ja jopa rodulle pitäisi tehdä oma, pään koon mukaan räätälöity laite, mikä tulisi hyvin kalliiksi.