muisti

Vähäinen valo tekee tyhmäksi

Ti, 02/06/2018 - 13:52 Markus Hotakainen

Ainakin ennen vanhaan lapsia varoiteltiin lukemasta liian pimeässä, etteivät silmät mene pilalle. Vähäisen valaistuksen vaikutukset voivat olla paljon laaja-alaisempia, sillä se voi jopa tyhmentää.

Michiganin valtionyliopistossa on tutkittu niilinrottia, jotka muistuttavat elintavoiltaan ihmisiä: ne nukkuvat öisin. Koejärjestelyssä osa rotista eleli kirkkaassa valaistuksessa, osa hämärissä oloissa neljän viikon ajan.

Ero näkyi selvästi niiden aivoissa. Hämärässä oleskelleiden rottien hippokampuksen, oppimisen ja muistin kannalta keskeisen aivojen osan, suorituskyvystä katosi melkein kolmannes. Lisäksi ne suoriutuivat kehnosti aiemmin oppimissaan tilan hahmottamiseen liittyvissä tehtävissä.

Mutta ei hätää: kun hämärärotat viettivät seuraavat neljä viikkoa kirkkaassa valaistuksessa, niiden aivotoiminta ja suoriutuminen tehtävistä palautui täysin ennalleen.

Rottien ja ihmisten välillä on toki eroja, mutta tulos on sikäli huolestuttava, että amerikkalaiset viettävät keskimäärin 90 prosenttia ajasta sisätiloissa. Suomessa tilannetta voisi kuvitella heikentävän vielä pitkä ja pimeä talviaika, jolloin valon määrä on ulkosallakin vähäinen.

"Kun altistimme rotat vähäiselle valaistukselle, jolla jäljittelimme pilvisiä talvipäiviä ja tyypillistä sisävalaistusta, eläinten avaruudellinen oppiminen häiriintyi", toteaa Antonio Nunez, joka teki tutkimuksen yhdessä Lily Yanin ja Joel Solerin kanssa.

"Tilanne vastaa sitä, että ihmisillä voi olla vaikeuksia löytää autoaan täydestä parkkihallista vietettyään muutaman tunnin ostoskeskuksessa tai elokuvateatterissa."

Tutkimuksen mukaan himmeä valaistus vähensi neuronien välisten kytkösten kannalta tärkeän aivoperäisen hermokasvutekijän sekä yhtä lailla keskeisten tuojahaarakeväkästen määrää.

"Koska kytköksiä syntyi vähemmän, hippokampuksesta riippuvainen oppimiskyky ja muisti heikkenivät", Soler toteaa. "Himmeä valaistus tuottaa toisin sanoen tolloja."

Valaistuksen määrä ei kuitenkaan vaikuta suoraan hippokampukseen, vaan tekee sen kiertotietä. Toistaiseksi yksityiskohdista ei ole varmuutta, mutta tutkijoiden mukaan vastaus saattaa löytyä hypotalamuksesta, jossa muodostuu oreksiinia, moniin aivojen toimintoihin vaikuttavaa neuropeptidihormonia.

Jatkossa on tarkoitus selvittää, vaikuttaako oreksiinin antaminen hämärässä eläville rotille siten, että niiden suorituskyky palautuisi ilman altistusta kirkkaalle valolle. Jos niin on, siitä saattaa löytyä apu ikääntyvien ihmisten silmäsairauksiin, joiden seurauksena heidän kognitiiviset kykynsä ovat heikentyneet.

Hämärän vaikutuksista kerrottiin Michiganin valtionyliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Hippocampus-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Markus Hotakainen

Video: Aivoihin mahtuu 10 kertaa oletettua enemmän muistoja

Jos pyhien jälkeen tuntuu siltä, että aivot junnaavat, eikä mikään tunnu pysyvän muistissa, niin kannattaa muistaa mitä aivotutkijat sanovat pääkoppamme sisällä olevan harmaan solumassan muistikapasiteetista.

Aivot tallentavat muistojamme aivoihin siten, että sähköiset impulssit kulkevat hermosolujen, eli neuronien läpi, ja kun  samanlaiset impulssit kulkevat toistuvasti tiettyjä hermoratoja pitkin, saavat ne aikaan sellaisia muutoksia aivoaineessa, että muisto jää talteen.

Yleistäen kyse on siitä, että aivoihin syntyy uusia muistiratoja; lapsilla niitä syntyy helposti, vanhemmilla vaikeammin, ja kaikilla olennaista on se, että muistirataa pitää harjoittaa.

Aivotutkijoiden mukaan aivoissamme on muistia “riittävästi”, ja tietokoneista tuttua muistikapasiteettia tivanneille ei ole ollut antaa tarkkaa vastausta.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen



Toissa vuonna eLifessä julkaistun artikkelin mukaan luku voisi petatavuluokassa, enemmän kuin 1015 tavua.

Kaliforniassa sijaitsevan, aivotutkimukseen erikoistuneen Salk-instituutin tutkijat ovat lähestyneet ongelmaa kartoittamalla tarkasti rotan aivot.

Instituutin tuoreen tiedotteen mukaan he huomasivat, että 10 prosentilla neuroneista oli kaksi synapsia, hermosolun toiseen hermosoluun liittävää kohtaa. 90 prosentilla neuroneista oli vain yksi synapsi.

Aiemmin olelettiin, että suurin osa synapseista oli pieniä, mutta niiden koko vaihtelisi hyvin paljon. 3D-kartoituksen mukaan kokovaihtelu oli paljon pienempää, vain 8 %, mutta synapseja oli kaikkiaan 26 eri tyylistä. Ne vaihtavat myös kokoaan tilanteen mukaan; oheinen video näyttää, miten tutkijoiden mukaan nämä neuronit ja synapsit toimivat.

Nähtävästi hermosolut toimivat yllättäen varsin epäluolettavasti: yhden solun läpi kulkeva signaali jatkaa toisessa eteenpäin vain 10-20 prosentissa tapauksista. Tutkijat ihmettelevätkin miten aivot voivat toimia niin tehokkaasti ja luotettavasti, vaikka sen hermosolut eivät ole lainkaan niin toimintavarmoja.

Salaisuus voi olla siinä, että synapsit mukautuvat koko ajan riippuen siitä, millaisia signaaleita ne saavat. Muutokset tapahtuvat pienissä synapseissa noin 20 minuutin välein ja suuremmissa parin minuutin välein.

Karkeasti arvioiden yksi synapsi vastaa noin 4,7 bitin muistikapasiteettia, joten jos saatua tulosta yleistetään ihmisen aivoihin, tarkoittaisi se sitä, että pääkoppamme sisällä voisi olla tuo yksi petatavullinen muistikapasiteettia. Tutkijat heittävät esiin myös toisen anaologian tietokoneisiin: aivot ovat erittäin tehokkaat, sillä niiden keskimääräinen teho on vain 20 W.

Ihmisen ja rotan aivot eivät ole luonnollisestikaan samanlaisia, vaikka niillä on paljon rakenteellisia yhtäläisyyksiä. Ihminen saa lisäetua siitä, että pystymme järjestelemään ja hankkimaan tietoa tietoisesti.

Tarkkaa lukuarvoa aivojen muistikapasiteetille on kuitenkin vaikea antaa, koska kyse on muistikapasiteetin mittaamistavasta ja aivoissa on eroja. Yleensä esitetty luku on 2,5 petatavua, mikä on linjassa tämän tutkimuksen kanssa, joskin luku voi olla suurempikin. Joka tapauksessa yksilöiden ihmisyksilöiden välillä on suria eroja, sillä aivojaan aktiivisesti käyttävien ja muistitekniikoita harjoittavien ihmisen muistikapasiteetti saattaa olla jopa viisinkertainen keskiarvoon verrattuna.

Aivothan ovat kuin lihas: niitä voi parantaa ja kehittää käyttämällä.

Muistitutkimus: Suomalaisilla on erityisen hyvä suuntavaisto

To, 11/17/2016 - 14:53 Jarmo Korteniemi

Suomalaiset omaavat erityisen hyvän suuntavaiston. Näin kertoo yli miljoonan ihmisen toimintaa seurannut brittitutkimus.

Suomalaiset hohtavat maailman kansojen joukossa navigointitaidoillaan. Tämä selvisi muistisarauksiin perehtyneen tutkimuksen pohjatöiden aikana. Osallistujia testissä oli yli miljoona, 193 maasta. Suomen lisäksi valtioiden top-kuuden joukkoon ylsivät myös Ruotsi, Norja ja Tanska. Tutkijat spekuloivat, että Pohjoismaiden hyvä sijoittuminen voisi ehkä selittyä luonnossa liikutulla ja vietetyllä ajalla.

Tutkimuksessa perehdyttiin ihmisten alttiuteen eksyä ja epäröidä suuntien kanssa. Suuntavaiston häviämisen on todettu olevan eräs Alzheimerin taudin ensimmäisistä merkeistä.

Tutkijoita ehkä eniten yllättänyt löytö oli, että suunnan hahmotuksen tarkkuus alkaa aikuisilla herpaantua jo varsin nuorena. Navigointitaidot ovat jo kolmikymppisellä selvästi huonommat kuin 19-vuotiaalla – keskimäärin siis. Muina havaintoina selvisi, että miesten testitulokset ovat keskimäärin parempia kuin naisilla. Toisaalta kokeneemmat tietokoneilla pelaajat onnistuivat myös amatöörejä paremmin, mikä johtunee itse testistä.

Tutkijat käyttivät aineiston haalinnassa Sea Hero Quest -peliä, joka on tarkoitettu juuri suuntavaiston testaamiseen. Pelissä ohjataan venettä erilaisissa sokkeloisissa ympäristöissä. Samalla tarkkaillaan käyttäjien suoriutumisnopeutta ja -tarkkuutta. Tutkijoiden kannalta pelin parasta antia on kartan ja kuljetun reitin muistaminen sekä äkkikäännösten aiheuttamat suunnan sekoittumiset.

Jotta normaalitaso saatiin määritettyä, pelistä tehtiin ilmainen puhelimeen ladattava versio. Jos tutkimukseen osallistuminen kiinnostaa, peli löytyy projektin verkkosivuilta. Viihdettä siinä riittää 75 tason verran. (Alun varsin lapselliset tasot ohittaa nopeasti, ja vaikeus kasvaa selvästi pelin edetessä.)

Tähän asti pelillä on testattu terveitä ihmisiä. Seuraava askel onkin pistää pelin ääreen juuri Alzheimerin tautia sairastavia ja hieman jo dementoituneita ihmisiä. Lopullinen tavoite on selvittää, kuinka tätä tai vastaavia navigointitestejä voitaisiin käyttää diagnostiikan apuna, tai kun selvitetään taudin etenemistä hidastavien lääkkeiden toimivuutta.

Tutkimuksen alustavat tulokset julkistettiin keskiviikkona San Diegossa pidetyssä neurotieteen konferenssissa.

Suomessa asiasta kertoi ensimmäisenä Tiedetuubi. Asiasta uutisoi aiemmin mm. New Scientist.

Kuvat: SeaHeroQuest / Spiers et al. 2016

Pätkiikö muisti? Suuntaa salille!

Su, 06/19/2016 - 13:31 Markus Hotakainen
Kuntosalille opiskelun jälkeen

Uuden tutkimuksen mukaan vastikään opitut asiat jäävät paremmin päähän, jos pänttäyksen jälkeen lähtee treenaamaan. Salille ei kuitenkaan ole kiirettä, sillä optimaaliseen tulokseen pääsee, jos pitää neljän tunnin paussin ennen kuntoharjoittelua.

Tutkimukseen osallistui 72 henkilöä, jotka jaettiin satunnaisotannalla kolmeen ryhmään. Vajaan kolmen vartin opiskelun jälkeen ensimmäinen ryhmä siirtyi saman tien kuntosalille, toinen ryhmä neljän tunnin kuluttua ja kolmas jätti kuntoilun kokonaan väliin.

Kuntoilijat polkivat pyörällä 35 minuutin ajan ja palasivat kaksi vuorokautta myöhemmin saman kuva-assosiaatiotehtävän pariin, jota olivat aiemmin harjoitelleet. Samalla heidän aivojensa toimintaa tarkkailtiin magneettikuvauksella.

Tulokset olivat yllättäviä. Neljä tuntia oppimisjakson jälkeen kuntoilleet pärjäsivät selvästi paremmin kuin kahden vertailuryhmän jäsenet. Vaikutus näkyi myös oppimisen ja muistamisen kannalta keskeisen hippokampuksen aktiivisuudessa.

"Tuloksemme viittaa siihen, että sopivasti ajoitettu fyysinen harjoittelu voi parantaa pitkäkestoista muistia", toteaa tutkimusta johtanut Guillén Fernández Donders-instituutista Hollannista.

Tutkimuksessa ei kuitenkaan selvinnyt, miksi pienellä viiveellä tehty kuntoharjoittelu vaikuttaa muistiin. Aiemmin on kuitenkin todettu, että katekoliamiinit kuten dopamiini ja noradrenaliini edistävät muistijälkien muodostumista, ja kuntoharjoittelu lisää katekoliamiinien tuotantoa elimistössä.

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-tiedesivustolla ja se on julkaistu Current Biology -tiedelehdessä.

Kahvi parantaa muistia – aivan kuten liikunta

Ma, 01/13/2014 - 10:16 Toimitus
Kahvia Rosteriet-kahvilassa, Kööpenhaminassa

Amerikkalaistutkijoiden eilen Nature Neuroscience -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan kahvilla on positiivisia vaikutuksia aivojen pitkäkestoisen muistin toimintaan: henkilöt, jotka nauttivat kofeiinia, erottivat samankaltaiset kuvat toisistaan paremmin vuorokautta myöhemmin kuvien katsomisesta.

Tehdyssä kokeessa 44 koehenkilöä, jotka eivät olleet kahvin suurkuluttajia ja jotka eivät olleet nauttineet kofeiinipitoisia tuotteita vähintään vuorokauteen ennen koetta, joutuivat katsomaan tietokoneen kuvaruudulta nopeasti vaihtuvia kuvia. Kuvissa oli paljon erilaisia aiheita hedelmistä lelujen kautta työkaluihin ja liikennevälineisiin.

Kun kuva välähti näkyviin, koehenkilö-katsojan tuli sanoa oliko esine luontaisesti sisätiloissa tai ulkona, mutta heitä ei pyydetty erityisesti painamaan kuvia muistiinsa. Kuvien katsomisen päätteeksi kukin henkilö sai pillerin, missä oli joko 200 mg kofeiinia tai ei ollut. Määrä vastaa noin yhtä isoa espressokupillista.

Seuraavana päivänä koehenkilöitä pyydettiin katsomaan kuvia uudelleen, paitsi että nyt edellisenä päivänä nähtyjen kuvien joukossa oli uusia, täysin erilaisia sekä vain hieman aiemmista kuvista poikkeavia kuvia. Esimerkiksi osa edellisen päivän kuvista oli korvattu nyt samasta aiheesta hieman eri kulmasta otetuilla kuvilla; osa oli muuten täysin samanlaisia, paitsi että esine oli hieman erilainen. Henkilöiden piti nyt sanoa olivatko kuvat uusia, samoja, vaiko samankaltaisia.

Lopputuloksena henkilöt, jotka saivat placebon sijaan oikeaa kofeiinia sisältäneen pillerin, muistivat kuvat noin 10% paremmin kuin he, jotka eivät saaneet kofeiinia.

Se, miten kofeiini vaikuttaa muistiin, ei ole selvillä, mutta todennäköisesti se lisää stressihormoni noradrenaliinin määrää aivoissa ja auttaa muistikuvien mieleenpainamisessa.

Vaikka emme joudu yleensä erottelemaan arkisessa toiminnassamme kuvia toisistaan samalla tavalla, tekevät aivomme koko ajan vastaavankaltaisia muistia vaativia toimia. Esimerkiksi auton pysäköinti parkkitalossa samankaltaisiin ruutuihin tai samantyyppisten ostosten tekeminen kaupassa vaatii tämänkaltaista muistia, puhumattakaan työelämässä vaadittavisa toimista, missä samankaltaiset, mutta erilaiset asiat seuraavat toisiaan päivä päivän jälkeen.

Kyseessä on jälleen yksi tutkimus, jonka mukaan kohtuullinen kahvin nauttiminen edesauttaa aivojen toimintaa. Samalla tosin kannattaa muistaa, kyseessä oli vain 44 henkilö kattanut tutkimus – ja että liiallisella kahvin nauttimisella voi olla myös haitallisia terveysvaikutuksia. Kuten niin monessa asiassa, lienee tässäkin kultainen keskitie paras.

Joka tapauksessa tutkimus on liian suppea, jotta sen perusteella asiaa voi pitää itsestään selvänä. Se ei myöskään kerro mitään siitä, onko muistin paraneminen pysyvää.

Noradrenaliinin määrää voi lisätä myös esimerkiksi liikunnalla, joten kahvikupillisen sijaan myös reipas kävelylenkki tai muu fyysinen ponnistelu saattaa saada saman tuloksen.

Tutkimuksen tekijät olivat Daniel Borota, Elizabeth Murray, Allen Chang, Joseph Watabe, Maria Ly ja Michael Yassa Baltimoressa olevan Johns Hopkins -yliopiston psykologian ja aivotutkimuksen osastolta sekä Gizem Keceli ja John Toscano samaisen yliopiston kemian osastolta.