Fokuksessa aivojen rakenne ja toiminta elämän ensihetkistä lähtien

FinnBrain-tutkimus keskittyy nimensä mukaisesti aivojen kehitykseen. Sitä tutkitaan hankkeessa laajasti kyselylomakkeilla, hormonimittauksilla ja käyttäytymisen tasolle asti ulottuvilla tutkimuksilla. Aivokuvantamiskokonaisuutemme (The FinnBrain Neuroimaging Project) keskittyy aivojen rakenteelliseen magneettikuvantamiseen (MRI) ja aivojen toiminnallisiin mittauksiin. Näiden tekniikoiden (ja perheiden kiitettävän panoksen!) avulla on parhaillaan kertymässä kansainväliselläkin mittakaavalla erityisen arvokas tutkimusaineisto. Se nousee ainutlaatuiselle tasolle etenkin sitten, kun saamme samojen lasten seurantamittaukset täydellä teholla käyntiin. Kaikkiin näihin tutkimuksiin kutsutaan erikseen vain osa FinnBrain-tutkimuksessa mukana olevista perheistä, ja tutkimukset ovat tutkittaville haitattomia.

Kuva 1. MRI-kuvantamisessa saadaan monenlaisia aivojen rakenteesta kertovia kuvia.

Aivojen rakennetta tutkitaan siis MRI-kuvantamisella (tähän mennessä noin yhden ja kolmen kuukauden iässä). Magneettikamerassa on käynyt tammikuuhun 2016 mennessä noin 200 vauvaa. Kuvaukset on tehty TYKS:ssa. Noin tunnin mittaisesta kuvauksesta saaduille kuville tehdään useita esikäsittelyjä ja analyysejä erilaisilla tietokoneohjelmilla. Tällaisten menetelmien avulla voimme tutkia vauvojen aivojen keskinäisiä eroja hermosoluryhmiä yhdistävissä radastoissa, yksittäisissä etenkin muistin ja tunnesäätelyn kannalta olennaisissa aivorakenteissa, sekä aivokuoren hermosolukerroksen paksuudessa, tiheydessä ja muodossa.

Kuva 2. MRI-kuvantaminen tapahtuu TYKS:ssa kokeneen henkilökunnan ohjauksessa.

Toiminnallisia tutkimuksia on tehty elämän ensihetkistä alkaen. Olemme tutkineet vastasyntyneiden aivojen sähköisiä vasteita tunnepitoisiin ja neutraaleihin äidinkielen kaltaisiin äänteisiin aivosähkörekisteröintien avulla (EEG). Näitä lapsivuodeosastolla suoritettavia mittauksia on niin ikään saatu tehtyä noin 200. Samankaltaisia aivojen tunnevasteita tarkastelevia tutkimuksia tehdään myös mittaamalla aivojen verenkierron muutoksia NIRS-menetelmällä eli lähi-infrapunaspektroskopialla kahden kuukauden sekä kahden vuoden iässä. EEG- ja NIRS-mittaukset tehdään lapsen pään iholle kontaktiin asetettujen mittalaitteiden avulla.

Kuva 3. EEG-mittauksessa myssyyn kiinnitetyt anturit mittaavat aivojen toimintaa.

Olemme mitanneet myös aivovasteita hellään silitykseen, eli niin sanottuun sosiaaliseen kosketukseen, vastasyntyneillä EEG:llä, ja toiminnallisella MRI-kuvantamisella (fMRI) noin yhden kuukauden iässä.

Alustavat tulokset paljastavat, että jo vastasyntyneet kykenevät erottelemaan tunnepitoiset äänet toisistaan; silittäminen aktivoi aivoissa tunteiden säätelyyn liittyviä alueita; ja että raskausajan kulku vaikuttaa aivojen tunnealueiden rakenteeseen. Ensimmäisiä tieteellisiä artikkeleita näistä havainnoista kirjoitetaan vuoden 2016 aikana.

Vanhempina tutkijoina toimivat paikallisesti professori Hasse Karlsson, LT Noora Scheinin ja LT Jetro Tuulari. Väitöskirjatutkijoita on tällä hetkellä kuusi: LL Satu Lehtola, LK Maria Keskinen, LK Olli Rajasilta, LK Tuomas Lavonius ja LL Ambika Maria. Heidän ohjauksessaan ja tutkimusten analyyseissä ovat mukana myös Helsingin yliopiston, Aalto yliopiston, Göteborgin yliopiston ja Montréalissa sijaitsevan McGill-yliopiston tutkijat.

Toistetut mittaukset tekevät onnistuessaan FinnBrainistä maailman kärkitutkimuksen tällä alalla. Seuranta-asetelmalla pääsemme todella tutkimaan aivojen kehitystä lapsuusiässä alati muuttuvana prosessina. Lopulta tutkimus tuottaa tietoa siitä, mikä kaikki voi vaikuttaa aivojen toiminnalliseen ja rakenteelliseen kehitykseen. Näin saamamme tulokset antavat osviittaa siihen, mihin asioihin vaikuttamalla voimme jatkossa ennaltaehkäistä useita aivojen kehityksestä riippuvaisia sairauksia.

Lämpimät kiitokset kaikille tähän mennessä osallistuneille!

LT, tutkijalääkäri Jetro Tuulari ja LT, erikoistutkija Noora Scheinin