Otaniemen kallonmallaajat


Teksti · words

Aino vieraili Otaniemen aivokuvantamisyksikössä. Kävi ilmi, että tiedämme aivoista paljon vähemmän kuin luulemme.

AMI-keskus, Magneettitalo. Magneettihuone IM 113. Huoneessa on sairaalasarjoista tuttu MRI- eli magneettikuvauslaite, eikä mitään muuta.

Laite luo valtavan voimakkaan magneettikentän, jonka avulla ihmisen aivot kuvataan kokonaisuudessaan kerros kerrokselta noin joka toinen tai kolmas sekunti.

Magneettikenttä on niin voimakas, että se saisi tatuoinnitkin tuntumaan lämpimiltä. Kaikenlaisten metallisten esineiden vieminen itse magneettihuoneeseen on ehdottoman kiellettyä oman turvallisuuden vuoksi.

Laite on tehty yhdelle henkilölle, mutta ahdas se on silloinkin. Nyt laitteeseen ahdetaan yhden sijasta kaksi ihmistä, sillä Otaniemessä tehdään uraauurtavaa aivotutkimusta.

Kahden ihmisen saaminen kyljellään pieneen reikään laitteen keskellä vaatii paikalleen sidottavia päätukia, pieniä hiekkasäkkejä, pehmusteita ja patjat toisen koehenkilön ja laitteen kaartuvan seinän väliin.

Kahdella tutkijalla menee yli 15 minuuttia saada kaksi kokeessa jo aiemmin käynyttä henkilöä oikeisiin asentoihin.

Lopulta he onnistuvat. Kallonmallaus voi alkaa.

Aivotutkimus on juuri nyt kovaa kamaa. Neuro-etuliite on kaikkialla, ja laitteiden sekä aivosignaalien tulkitsemisen kehitys on ollut huimaa. Scifi-kirjallisuuden sijaan tiedeuutisissa on ryhdytty puhumaan ajatustenlukemisesta, mielen mysteerien selviämisestä, aivoboostereista ja tietoisuuden lataamisesta internetiin.

”Utopiaa”, tyrmää Tommi Himberg, tutkijatohtori neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitokselta.

Himberg tutkii työkseen ihmisten sosiaalista vuorovaikutusta ja sen vaikutusta aivoihin. Hänen mielestään ihmisten odotukset aivotutkimuksesta eivät ole realistisia.

”Aivokuvista nähdään tuskin koskaan, onko kuvattava esimerkiksi syyllistynyt rikokseen tai onko hän moraaliltaan jollain tapaa arveluttava.”

Sen sijaan aivokuvien avulla voidaan selvittää, onko aivojen toiminnassa eroa, kun ihmiset ovat esimerkiksi läheisessä vuorovaikutuksessa keskenään verrattuna siihen, että he olisivat yksin. Nyt tehtävässä aivokuvantamisen kokeessa on kyse juuri tästä.

Koehenkilöiden kasvot ovat vastatusten. Heidän nenänpäänsä lähes koskettavat toisiaan. Asetelma näyttää kotikutoiselta, mutta toimii.

Paikallaan täytyisi pysyä seuraavan reilun tunnin ajan. Puhuakaan ei saisi, sillä leuan liikkeet siirtävät pään asentoa. Se puolestaan huonontaa aivoista saatavien kuvien laatua.

Toiminnallisella magneettikuvauksella eli fMRI:llä mitataan nimittäin hyvin pieniä muutoksia aivojen verenkierrossa ja veren ominaisuuksissa.

Toinen koehenkilö saa käteensä kumipallon, jota painamalla tutkijoiden kysymyksiin voi vastata äänimerkillä tai jonka avulla voi viestittää hätätilanteesta. Kysymyksiä voi olla vaikea kuulla, sillä laitteen huoneeseen luoma melu ylittää 110 desibeliä. Korvatulppien asettaminen tehdään suurella pieteetillä.

Kokeen aikana toisen koehenkilön on tarkoitus koskettaa toisen alahuulta toistuvasti etusormellaan aina kun kaiuttimista kuuluu ”Taputa!”.

Lepojakson jälkeen taputusvuoro vaihtuu. Ainakin maalaisjärjellä toisen ihmisen läheisen läsnäolon luulisi näkyvän jossain, sillä se myös tuntuu erilaiselta kuin yksinolo. Ja toisin kuin tieteessä yleensä, tällä kertaa maalaisjärki lienee myös oikeassa.

”Luulisi että jotain aivojen toiminnassa täytyy muuttua, koska yhdessäolo koetaan ja siihen reagoidaan”, sanoo fMRI-laitteella vuorovaikutustutkimusta tekevä tutkijatohtori Ville Renvall.

Vaikka asia kuulostaa itsestään selvältä, kunnollista dataa kahden ihmisen vuorovaikutuksesta ei tähän mennessä käytännössä ole. Otaniemessä sijaitsevan neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen aivotutkimus on aivan maailman kärkeä. Vain Princetonin yliopistolla Yhdysvalloissa on yritetty tehdä samankaltaisia kokeita.

”Nyt tavoitteena on vain saada hyvä signaali kummankin koehenkilön päästä, ja toistaa koe riittävän monta kertaa. Jos siitä saadaan tulos, että vuorovaikutuksella on väliä, voi huutaa ’Victory!’” Renvall sanoo.

aivo2

Aivotutkimus päätyi lööppeihin, kun matematiikan professori Marcus du Sautoy kävi muutama vuosi sitten BBC:n dokumentissa kuvauttamassa aivonsa.

Tutkimuksessa hänen tekemänsä päätökset pystyttiin lukemaan aivokuvista seitsemän sekuntia ennen kuin hän itse tuli niistä tietoiseksi. Onko vapaa tahto pelkkä illuusio, kysyi du Sautoy kokeen jälkeisissä pohdinnoissaan.

Mitä tietoisuus edes on, jos alitajunta – tai jokin alemman tason prosessi – tekee päätökset puolestamme?

Tämän sortin mind reading on tutkijatohtori Tommi Himbergin mukaan mahdollista, jos tietokoneelle ensin opetetaan, mitä aivoissa suurin piirtein tapahtuu, kun laitteessa oleva henkilö ajattelee tai tekee tiettyä asiaa.

Tietokoneen avulla voidaan esimerkiksi erotella, kuuliko koehenkilö jotain vai puhuiko hän itse, nä- kikö hän kuvion A vai B tai valitsiko hän videonäytöllä oikean vai vasemman tien. Siihen se kuitenkin jää.

”Olemme hirvittävän kaukana ajatustenlukemisesta tai tietoisuuden lataamisesta tietoverkkoihin”, Himberg sanoo.

Hänen mukaansa tutkijat usein oikovat mutkia, kun he popularisoivat omaa alaansa. Toimittajat oikovat niitä mielellään vielä lisää. Niinpä mediaan päätyvät jutut aivotutkimuksesta ovat monesti todella kaukana todellisuudesta. Himberg keksii vain yhden adjektiivin, kun hän miettii aivojen tietoisten ja epätietoisten prosessien kirjoa: ”hämmentävää”.

Samaa sanoo MRI-laitteella tehtävässä vuorovaikutustutkimuksessa mukana oleva Jaakko Kauramäki.

”Mitä enemmän näitä hommia teet, sitä enemmän ymmärrät kuinka vähän tiedät”, sanoo tutkijatohtori Kauramäki.

”Olet hyvin pitkälti sitä mitä aivosi ovat, ja olisi mahtavaa ymmärtää miten ne toimivat – tai luulla ymmärtävänsä, että tämä signaali tarkoittaa tuota asiaa aivojen toiminnassa”, Renvall jatkaa.

Renvall myöntää olevansa koukussa alan kompleksisuuteen ja haastavuuteen. Mitä kuvissa näkyvät aivojen verenkierron muutokset oikein ovat? Varmaa linkkiä verenkierron muutoksilla ja aivosolujen välisillä sähköisillä viesteillä ei ole. Onko korrelaatio yhtä kuin kausaliteetti? Ollaan aivan peruskysymysten äärellä.

Aivotutkimus on alana monitieteinen. Esimerkiksi Tommi Himberg on taustaltaan musiikkitieteilijä ja psykologi. Ville Renvall on opiskellut teknillistä fysiikkaa ja lääketieteellistä tekniikkaa. Jaakko Kauramäki on puolestaan opiskellut tietoliikennetekniikkaa ja myöhemmin kognitiivista teknologiaa.

Otaniemessä on aiemminkin oltu neurotieteiden aallonharjalla. Olli Viktor Lounasmaan perustamassa Kylmälaboratoriossa on vuodesta 1965 tehty kokeita suprajohtavilla materiaaleilla. Niistä ja äärimmäisen kylmistä lämpötiloista huomattiin nopeasti olevan hyötyä aivotutkimuksessa. 1990-luvulla Otaniemi oli ensimmäinen paikka maailmassa, jossa magnetoenkefalografialla eli MEGillä kuvattiin koko aivot.

Mutta mitä enemmän aivotutkijat ymmärtävät alastaan, sitä vähemmän he ovat varmoja yhtään mistään.

”Sellaisesta ’nyt löytyi tämän toiminnan keskus’ -ajattelusta on onneksi päästy jo pois. Aivot eivät toimi niin. Ne ovat lukuisista verkostoista koostuva, erittäin mukautuva elin”, sanoo Himberg.

Neurotieteilijät ovat Himbergin mukaan myös alkaneet ymmärtää, että aivot ovat vain yksi elin. Ihminen on ruumiillinen olento, ja kehon toiminta vaikuttaa kaikkeen.

”Esimerkiksi pianonsoittoa ei ole se, että aivoissa aktivoituu jokin taito. Soittotaito on kehollinen prosessi, jossa sormien lihakset ovat aivan yhtä suuressa roolissa kuin aivoista tulevat käskyt. Yritämme oppia näkemään kokonaisuuksia.”

Kokonaisuuksien näkemistä on myös neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen kahden hengen vuorovaikutustutkimus.

”Meistä vuorovaikutus on ihmisen ja aivojen ominaisin tapa toimia, ja sen takia sitä pitäisi pystyä mittaamaan suoraan”, Himberg sanoo.

Kaikkien kolmen tutkijatohtorin mielestä aivotutkimuksella on tarjota vain vähän käytännön vinkkejä. Jotain kuitenkin heltiää.

Multitasking on pahasta. Meille on toistettu asiaa jo ainakin parin vuoden ajan, ja se pitää paikkansa.

Kognitiivinen psykologi Daniel Levitin kirjoittaa The Organized Mind -kirjassaan, että sähköpostin, Facebookin ja Twitterin jatkuva tarkistaminen on hermostollinen addiktio. Aivomme saa annoksen dopamiinihormonia joka kerta, kun kohtaamme jotain uutta, ja kaverin jakama uusi kissakuva sopii siihen tarkoitukseen erittäin hyvin. Sen vetovoima on valtava.

”Luonnonvalinnan kannalta oli luultavasti hyvä, että kiinnitimme huomiomme heti kaikkeen uuteen. Nykymaailmassa se on kuitenkin illuusio. Multitasking heikentää keskittymistä. Se ei yksinkertaisesti toimi, ja siitä alkaa olla vakuuttava todistusaineisto”, sanoo Tommi Himberg.

Älypuhelinten jatkuvat notifikaatiot ja muut huomiosiepparit siis tyhmentävät meitä lyhyellä aikavälillä. Aivoissa tapahtuvia pysyviä muutoksia sen sijaan ei ole syytä pelätä, sillä kaikki muuttaa aivoja. (Tämän jutunkin lukeminen muuttaa niitä.)

Multitaskingin rinnalla myös niin sanottu brain training ei toimi. Pulmanratkaisupelit eivät kehitä juuri muuta kuin kykyä ratkaista pelattuja pelejä ja oppia niiden säännöt.

Kolmas mistä ei ole juuri mihinkään on brain food, eli ruokalajit tai -valiot, jolla yritetään buustata aivojen toimintaa.

”Ihmiset haluavat aivodopingia. Terveellinen ruokavalio on toki tärkeä, mutta kaikkea superruokabrändäystä ei pidä uskoa”, sanoo Himberg. Monipuolinen ruokavalio riittää.

”Mutta kyllä kalaa pitää silti syödä!” sanoo Ville Renvall.

Mistä sitten on hyötyä esimerkiksi opiskelua varten?

”Muistitekniikoiden opettelusta”, sanoo Himberg.

Hänen mukaansa opiskelija hyötyy paljon enemmän muistisäännöistä ja asioiden ryhmittelyn opettelusta kuin pakkomielteisestä ruokavalion noudattamisesta tai pikkutarkasta aivojen toimintaprosessien tuntemisesta. Himbergin tärkein vinkki niin opiskelijalle kuin työläisellekin on kuitenkin riittävä unenmäärä.

”Paras buustaus mitä voi kuvitella.”

Miksi ihminen tarvitsee unta on kuitenkin edelleen osittainen mysteeri.

Tutkimukset jatkuvat.


KUVITUS
: ANNUKKA MÄKIJÄRVI