Huippuyliopisto MIT kiinnostui Tampereella tehtävistä ihmiskokeista - Tiede ja teknologia - Aamulehti

Huippuyliopisto USA:sta innostui tamperelaisten aivotutkijoiden työstä - Täällä tehtävät ihmiskokeet kiinnostavat

Tampereella tehdyssä tutkimuksessa saatiin uutta tietoa ihmisen aivojen syvissä osissa sijaitsevan talamuksen roolista työmuistissa.­

27.8.2017 19:30

Tampereen yliopiston tutkimusryhmä on ensimmäisenä maailmassa kerännyt elävän ihmisen aivojen syvistä osista tietoa, joka luo pohjaa sille, että ihmisen sairauden tai aivovaurion takia heikentynyttä työmuistia voidaan mahdollisesti joskus parantaa aivojen syviin osiin suunnattujen sähköisten ärsykkeiden avulla.

Tampereella ihmisillä tehdyn kaltainen koe on tätä aikaisemmin muualla tehty vain eläimillä.

Uraauurtavassa tutkimuksessa saatiin uutta tietoa siitä, että aivojen syvissä osissa olevalla talamuksella on tärkeä rooli ihmisen työmuistissa.

Uusi tieto aivojen syvissä osissa sijaitsevan talamuksen yhteydestä työmuistiin ja korkeamman tason aivotoimintaan on tärkeätä, kun halutaan kehittää menetelmiä sairauden tai onnettomuuden takia heikentyneiden työmuistitoimintojen kohentamiseksi.

Talamukseen elektrodien avulla suunnatuilla sähköisillä ärsykkeillä hoidetaan jo esimerkiksi epilepsiapotilaita tai pakko-oireisesta häiriöstä kärsiviä ihmisiä.

Neurologian erikoislääkärin Kaisa Hartikaisen johtamassa Käyttäytymisneurologian tutkimusryhmässä tehty tutkimus avaa myös uusia mahdollisuuksia ihmisen aivojen ja niiden rakenteiden tutkimiseen.

Tutkimuksen merkittävyydestä kertoo, että kun se julkaistiin elokuun alkupuolella arvostetussa neurotieteen alan Journal of Cognitive Neuroscience -julkaisussa, MIT:stä Yhdysvalloista otettiin vain muutama tunti artikkelin julkaisemisen jälkeen yhteyttä Tampereelle.

Hartikainen halutaan Bostoniin tutkimusryhmän työtä esittelemään vielä tämän syksyn aikana.

–MIT on kiinnostunut yhteistyön aloittamisesta tutkimusryhmämme kanssa, Hartikainen sanoo.

Kaisa Hartikainen johtaa Kayttäytymisneurologian tutkimusryhmää­

Bostonissa sijaitseva MIT eli Massachusetts Institute of Technology on yksi maailman arvostetuimmista yliopistoista.

Elokuun puolivälissä julkistetussa maailman vanhimmassa ja tunnetuimmassa Shanghain yliopistovertailussa MIT on maailman yliopistojen joukossa neljäntenä.

MIT:n kampus Bostonissa tunnetaan huippuosaamisen lisäksi myös näistä arkkitehti Frank Gehryn suunnittelemista rakennuksista.­

Reaaliaikaista syy- ja seuraus -tietoa

Tampereella tehdyissä kokeissa saatiin uutta suoraa tietoa ihmisaivojen syvän rakenteen, talamuksen, roolista ihmisen työmuistissa.

Tarvitset työmuistia, kun sinun on hetkellisesti pidettävä jotakin informaatiota mielessä, esimerkiksi, kun keskustelet toisten ihmisten kanssa tai kun lasket päässäsi.

Aiemmin ajateltiin, että ihmisen korkeammat aivotoiminnot, kuten ajattelu ja tiedonkäsittely, hoituvat pääasiassa aivokuoren ja erityisesti otsalohkojen alueella.

Viime vuosina on saatu uutta tietoa siitä, että otsalohkot toimivat luultua paljon läheisemmässä yhteistyössä talamuksen kanssa.

Tampereen tutkimus vahvistaa tätä näkemystä.

–Pystyimme talamuksen eri osia sähköisillä ärsykkeillä stimuloimalla osoittamaan, että talamuksella on tärkeä rooli työmuistissa. Työmuistilla puolestaan on tärkeä rooli melkein kaikessa korkeammassa aivotoiminnassa.

Merkittävää on, että ihmiskokeissa nähtiin selkeä syy-seuraussuhde.

Nykyään saamme usein nähdä nykyaikaisten kuvantamismenetelmien avulla aivoista otettuja hienoja kuvia. Kuvissa aivoalueet leiskuvat näyttävästi eri väreissä aktivoituessaan.

Kuvantamistutkimuksissa näkyvä aivo-alueiden aktiivisuus ei kerro mitään syistä tai seurauksista.

–Tiedetään, että tietyssä tehtävässä tietyt aivojen osat aktivoituvat, mutta ei tiedetä sen tarkemmin, mikä tuon aivojen osan rooli toiminnassa oikeasti on. Siksi syy-seuraustieto on välttämätöntä tutkimuksen eteenpäin viemiseksi.

USA:ssa samanlaisia tuloksia hiirillä

Erittäin mielenkiintoinen havainto tutkimuksessa on, että talamuksen keskimmäiseen tumakkeeseen annetun hermosoluja lamaavan sähköisen ärsykkeen myötä työmuistin toiminta selvästi häiriintyi.

–Tämä viittaisi siihen, että toisenlaisella hermosoluja virittävällä sähköisellä ärsykkeellä työmuistin toimintaa voidaan ehkä joskus tulevaisuudessa parantaa.

Yhdysvalloista yhteyttä Hartikaiseen ottaneen Michael Halassan johtama tutkimusryhmä on saanut samansuuntaisia tuloksia hiirikokeissa. Siksi yhteistyö kiinnostaa.

Halassa johtaa tällä hetkellä aivotutkimuslaboratoriota New Yorkin yliopistossa, mutta hän on perustamassa tutkimusryhmää MIT:hen Bostoniin.

Halassan tekemissä hiirikokeissa on osoitettu, että talamuksen keskimmäisellä tumakkeella on tärkeä rooli työmuistissa. Tumake vahvistaa otsalohkojen sisäisiä hermosolupiirejä ja toimii signaalien vahvistajana ja säätelijänä.

Erityisen mielenkiintoista Halassan hiirikokeissa Hartikaisen mielestä on, että kun hiiren talamuksen keskimmäistä tumaketta stimuloitiin, eläimen työmuistisuoritus parani.

–Tämä on erittäin jännittävä tulos. Se voi olla avain jatkotutkimuksiin, joissa selvitetään, voidaanko ihmisen heikentynyttä työmuistia kohentaa sähköisellä syväaivostimulaatiohoidolla.

Hartikainen arvelee, että sopivien sähköisten ärsykkeiden avulla hermosolujen valmiustilaa voidaan virittää.

–Näin ne saataisiin laukeamaan helpommin, ja työmuistin toiminta kohenisi.

Koehenkilöt tekivät kokeiden aikana myös työmuistitehtäviä näyttöpäätteen ääressä.­

Vain peukalonpään kokoinen talamus

Työmuistiongelmia esiintyy monien aivosairauksien ja -vammojen yhteydessä, mutta myös esimerkiksi skitsofrenian ja masennuksen yhteydessä.

Tampereella kehitetyillä menetelmillä voidaan päästä entistä paremmin käsiksi myös aivoinfarktin aiheuttamiin muistiongelmiin.

–Pystymme kytkemään talamuksen eri osia päälle ja pois päältä syväaivostimulaation avulla. Tämä auttaa ymmärtämään tarkemmin myös niitä tiedonkäsittelyn haasteita, joita voi ilmaantua talamuksen infarktin vuoksi.

Uuden tiedon avulla myös syväaivostimulaatiohoitoa saavien epilepsiapotilaiden hoitoa voidaan mahdollisesti kohdistaa entistä tarkemmin juuri oikeaan paikkaan talamuksessa.

Tämä on tärkeätä, sillä talamus on kooltaan pieni, vain noin peukalonpään kokoinen, ja siinä on useita osia.

Epilepsiapotilaille elektrodien avulla annettava syväaivostimulaatiohoito kohdistetaan talamuksen etummaiseen tumakkeeseen.

Tumakkeen tarkka paikantaminen ei ole helppoa, semminkin, kun talamuksen eri osien väliset rajat ovat häilyviä.

–Joskus saatetaan stimuloida myös keskimmäistä tumaketta. Silloin potilaalle saattaa ilmaantua työmuistiongelmia. Kysymys on millimetreistä.

Muuttuvat aivot

Tutkimusryhmä: Tampereen yliopiston Käyttäytymisneurologian tutkimusryhmässä tutkitaan ajattelun, tunteiden ja käyttäytymisen taustalla olevia aivorakenteita ja sitä, miten aivosairaudet ja -vauriot ihmisen toimintaa muuttavat.

Aivot: Ryhmän mielenkiinto on kohdistunut aivojen etuosan otsalohkoihin ja syvemmällä aivoissa sijaitsevaan talamukseen sekä otsalohkojen ja talamuksen yhteistyöhön.

Yhteistyö: Tutkimusta tehdään yhteistyössä Tampereen yliopistollisen sairaalan Taysin neurologien ja neurokirurgien kanssa.

Koehenkilöt: Tutkimuksessa koehenkilöinä ovat olleet epilepsiaa sairastavat ihmiset, joita hoidetaan syväaivostimulaatiohoidolla Taysissa.

Syväaivostimulaatiohoito: DBS-hoidossa potilaan kalloon porataan reikä, jonka kautta aivojen syviin osiin talamuksen alueelle pysyvästi upotettuihin elektrodeihin ohjataan sähkövirtaa.

Osion tuoreimmat

Luitko jo nämä?