Tiede | Aivojen toimintaa pystytään tutkimaan yhä tarkemmin – aivokuvantamisesta on paljon hyötyä muistihäiriöiden diagnosoinnissa ja hoidossa

Elävien ihmisaivojen sähköistä toimintaa on voitu seurata jo melkein sadan vuoden ajan.

1 Ihmisen päätökset ja tietoisuus ovat tulosta noin 86 miljardin aivosolun eli neuronin välisestä sähköisestä toiminnasta.

Käynnissä on jatkuvasti jopa vastakkaisia prosesseja, jotka tulkitsemme omaksi toiminnaksemme.

Erikoinen esimerkki aivojen sisäisestä työnjaosta on niin sanottu vieraan käden syndrooma. Harvinaisessa ilmiössä ihminen tuntee, ettei hän pysty hallitsemaan toista kättään. Hän voi siis yrittää avata vetoketjua toisella kädellä, kun toinen käsi taas sulkee sitä.

Vieraan käden oireyhtymä voi syntyä aivovamman tai epilepsian seurauksena. Se tunnetaan myös aivohalkioleikkauksen yhteydessä. Vaikeaa epilepsiaa on 1950-luvulta asti harvinaisissa tapauksissa hoidettu katkaisemalla aivopuoliskoja yhdistävä aivokurkiainen.

Aivopuoliskot ovat erikoistuneet erilaisen tiedon käsittelyyn. Ne myös kontrolloivat yleensä vastakkaista puolta kehosta. Tutkimuksissa joillekin aivohalkiopotilaille on pystytty esittämään kysymyksiä eri aivopuoliskoille erikseen ja saatu myös erilaisia vastauksia. Jotkut ovat tulkinneet tämän viittaavan siihen, että puoliskoilla olisi myös omat tietoisuutensa.

Nykyään aivohalkioleikkauksia tehdään hyvin vähän.

2 Yliluonnollisilta tuntuvat ilmiöt voidaan jäljittää aivojen toimintaan.

Epilepsia on vakava ja elämää haittaava sairaus, mutta sen hoitoyritykset ovat avanneet aivojen ja tietoisuuden saloja.

Vaikeaa epilepsiaa voidaan usein hoitaa kirurgisesti. Leikkauksen aikana ihminen on yleensä hereillä ja voi tehdä tehtäviä, joiden perusteella voidaan arvioida, mitä kohtaa kirurgi operoi. Tämä on mahdollista, sillä aivot eivät tunne kipua.

Vuonna 2002 sveitsiläinen neurologi Olaf Blanke stimuloi epilepsiapotilaan aivojen tiettyä kohtaa sähköllä. Voimakas stimulaatio sai toistuvasti aikaan kokemuksen, jossa potilas koki leijuvansa ilmassa ja katselevansa itseään ylhäältä.

Stimuloitu kohta oli aivojen temporoparietaalinen liitos, joka yhdistelee eri aistikanavista tulevaa tietoa. Sitä kautta meille syntyy käsitys omasta kehostamme ja siitä, minkälaisessa asennossa se on. Tämän alueen häiriöt saavat ilmeisesti aikaan ruumiistairtautumiskokemukset, joita on selitetty yliluonnollisilla tekijöillä.

Tietty epilepsian muoto saa ihmisissä aikaan uskonnollisia kokemuksia, mikä on saanut neurologit etsimään aivoista ”Jumala-pistettä”, joka selittäisi ihmisten välisiä eroja uskonnollisuudessa. Toistaiseksi näyttää siltä, että uskonnollisuus syntyy eri puolilla aivoja.

3 Ihminen pärjää puolikkailla aivoilla.

Yhdysvaltalaisella Cameron Mottilla todettiin kolmevuotiaana Rasmussenin aivokuume. Rajuja kohtauksia aiheuttava sairaus johtaa halvaantumiseen ja lopulta kuolemaan. Äärimmäisenä ratkaisuna Mottilta poistettiin vuonna 2007 Johns Hopkinsin yliopistollisessa sairaalassa Baltimoressa toinen aivopuolisko.

Mott heräsi leikkauksesta toinen puoli halvaantuneena. Fysioterapian avulla hän käveli jo neljän viikon kuluttua. Toinen puoli kehosta jäi pysyvästi heikommaksi, mutta muuten hän pystyi elämään normaalia lapsen elämää ja käymään koulua ilman apua. Tällä hetkellä Mott opiskelee opettajaksi.

Ällistyttävältä kuulostava lopputulos on seurausta aivojen kyvystä sopeutua, plastisuudesta. Mottin toinen aivopuolisko otti hoitaakseen puuttuvan puolen tehtävät.

Aina tulokset eivät ole näin hyviä. Seurantatutkimuksissa suurimmalla osalla aivopuoliskon poistoleikkauksessa käyneistä oli liikuntavaikeuksia ja selvästi keskimääräistä alempi älykkyys. Vain pieni osa pystyi käymään koulua ilman apua.

4 Vapaata tahtoa ei välttämättä ole olemassakaan.

Kenties vaikeimmin ymmärrettävä aivotieteen löytö koskee niin sanottua vapaata tahtoa tai pikemminkin sen puutetta.

Kuuluisassa kokeessa vuonna 1983 yhdysvaltalainen neurologi Benjamin Libet pyysi koehenkilöitä liikuttamaan rannettaan ja ilmoittamaan, milloin he tekivät päätöksen asiasta. Samaan aikaan koehenkilöiden aivotoimintaa mitattiin EEG-laitteella.

Tutkimuksessa havaittiin, että päätös näkyi aivosähkökäyrässä noin puoli sekuntia ennen kuin ihminen tuli tietoiseksi päätöksestään. 2000-luvulla tehdyssä toisessa tutkimuksessa päätös on voitu nähdä jopa kymmenen sekuntia ennen tiedostettua ”päätöstä”.

Löydöt viittaavat siihen, että aivomme tekevät päätöksiä ja tietoinen mielemme ”selittää” ne jälkeenpäin omiksemme. Libetin koeasetelmaa on myöhemmin kyseenalaistettu, ja keskustelu vapaasta tahdosta käy kiivaana.

Lähteitä: www.psychologytoday.com, www.brainandlife.org, Eagleman: Aivot – ihmisen tarina, 2018, Häkkinen: Outojen kokemusten psykologia, 2018, Harari: Homo Deus – huomisen lyhyt historia, 2017

Suomi on aivokuvantamisen kärkimaita

Elävien ihmisaivojen sähköistä toimintaa on pystytty seuraamaan jo liki sadan vuoden ajan. Ensimmäisen ihmisen aivosähkökäyrän tallensi alkeellisella EEG- eli elektroenkefalografia-laitteella saksalainen Hans Berger vuonna 1924.

Varsinkin 2000-luvulla aivokuvantaminen on edennyt harppauksin, joissa Suomessa tehty tutkimus on ollut avainroolissa.

– On tapahtunut paljon pieniä kehitysaskelia, ja laitteet ovat yhä parempia. Koneoppiminen mahdollistaa yhä isompien tietomäärien analyysin. Lisäksi osaamme kysyä yhä parempia kysymyksiä, sanoo apulaisprofessori Hanna Renvall Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitokselta.

EEG-mittauksella pystytään millisekunnin tarkkuuteen, mutta paikan määrityksen suhteen se on epätarkka. Parempaan tarkkuuteen pystytään pitkälti Suomessa kehitetyllä aivomagneettikäyrällä eli MEG-laitteella.

– Aivojen sähköisen toiminnan synnyttämien magneettikenttien mallintaminen on sähkökenttiä helpompaa. Näin päästään jopa millimetrien paikkatarkkuuteen, Renvall sanoo.

Muita menetelmiä ovat esimerkiksi toiminnallinen magneettikuvaus fMRI, jossa seurataan aivojen verenkiertoa. Sillä tutkitaan erityisesti monimutkaisempia ilmiöitä, kuten oppimista tai tunteita.

Entistä kehittyneempi tekniikka tekee esimerkiksi aivoleikkauksista entistä turvallisempia, sillä jo etukäteen voidaan mahdollisimman tarkkaan selvittää operoitava alue.

Tulevaisuudessa aivokuvantamisesta odotetaan merkittävää apua myös muistihäiriöiden diagnostiikassa ja hoidon kohdentamisessa.

Renvall on mukana kansainvälisessä tutkimuksessa, jossa aivokuvantamisella selvitetään dementiaa ennustavia muutoksia aivojen toiminnassa.

– Tarkoituksena on, että voisimme ennustaa, ketkä ovat vaarassa sairastua etenevään muistisairauteen. Näihin sairauksiin on tulossa uusia lääkkeitä, joihin liittyy myös merkittäviä sivuvaikutuksia. Etukäteen kartoittamalla voisimme selvittää, kenelle niitä kannattaa kokeilla.

Tulevaisuudessa muistisairauksille alttiit voitaisiin ehkä selvittää massatestauksin jo vuosia ennen oireiden kehittymistä.

Diplomi-insinööriksi ja lääkäriksi kouluttautunut Hanna Renvall on urallaan tutkinut muun muassa lukihäiriöitä. Hänen mukaansa aivokuvantaminen voisi tulevaisuudessa mullistaa myös opetuksen.

– Oppiminen on hyvin yksilöllinen prosessi. Voisimme tutkia jokaisen kohdalla, millä tavalla hän oppii, ja muokata opetusta sen mukaan.

Aivokuvantamiseen liittyy Renvallin mukaan myös suuria eettisiä kysymyksiä.

Pitäisikö esimerkiksi aivojen rakenteessa näkyvä alttius aggressiivisuuteen tai heikompi impulssikontrolli ottaa huomioon oikeudessa?

Vielä pitemmällä meneviin aivotutkimuksen nostamiin kysymyksiin, kuten vapaan tahdon olemassaolon kyseenalaistamiseen, Renvall suhtautuu odottavasti: vielä on liian varhaista sanoa asiasta mitään.

Etusivulla nyt

Luetuimmat

Mistä tänään puhutaan?

Kun tilaat uutiskirjeen, saat päivittäin sähköpostiisi tärkeimmät paikalliset uutiset. Uutiskirje lähetetään sähköpostiisi joka päivä kello 14.

Lomaketta suojaa reCAPTCHA, johon pätevät Googlen Tietosuoja ja Käyttöehdot.

Palvelut