toiminnallinen magneettikuvaus

Tällit näkyvät magneettikuvissa – urheilulaji vaikuttaa aivotoimintaan

Ma, 04/09/2018 - 18:05 Markus Hotakainen

Kontakti- ja kypärälajeissa kuten jenkkifudiksessa, lätkässä ja vaikkapa lumilautailussa tulee kolhuja myös päähän. Se näkyy aivotoiminnassa, mutta nyt Indianan yliopistossa on tutkittu tarkemmin, millä tavalla.

Tutkimuksessa tarkasteltiin aivojen toimintaa urheilijoiden suorittaessa yksinkertaisia visuaalisia tehtäviä. Koehenkilöt oli jaettu kahteen ryhmään sen mukaan, millaista urheilulajia he harrastivat.

Mukana oli 21 amerikkalaisen jalkapallon pelaajaa ja 19 maastojuoksijaa. Jenkkifutaajien joukossa ei ollut vakavista aivotärähdyksistä kärsineitä, mutta jokainen lajin pelaaja saa uransa aikana päähänsä lukemattomia iskuja, jotka saattavat aiheuttaa lieviä aivotärähdyksiä.

Tutkimusta johtaneen Nicholas Portin mukaan tällaisia "mikrotärähdyksiä" koskevat tutkimustulokset ovat merkittäviä, sillä lievien aivovaurioiden pitkäaikaisvaikutuksia on alettu selvittää kunnolla vasta viime vuosina.

"Tutkimuksia on jatkettava, sillä näemme selviä eroja urheilijoissa, joiden lajeissa iskujen riski on suurempi", Port toteaa. "On ensiarvoisen tärkeää selvittää, onko näillä iskuilla todellista vaikutusta kognitiivisiin kykyihin – ja kuinka paljon on liikaa."

Koehenkilöiden aivoja tarkkailtiin toiminnallisella magneettikuvauksella eli fMRI-tekniikalla. Selvimmät erot näkyivät visuaalisen tiedon käsittelyyn eli näkökykyyn keskittyvillä aivojen alueilla. Jenkkifutareilla niiden aktiivisuus oli selvästi suurempi kuin maastojuoksijoilla.

"Keskityimme näihin aivojen alueisiin, koska lääkärit ja valmentajat ovat todenneet aivotärähdyksen saaneilla pelaajilla suuria vaikeuksia seurata katseellaan liikkuvaa kohdetta", Port selittää.

Tulosten perusteella näyttää siltä, että toistuvasti päähän kohdistuvat iskut aiheuttavat aivoissa muutoksia, joilla silmien liikkeitä ohjaavien vaurioituneiden osien tehtävät siirtyvät muille aivojen alueille.

Toinen selitys nyt tehdyille havainnoille on, että muutokset ovat seurausta kontaktilajeja harrastavien urheilijoiden käden ja silmän koordinaatioon liittyvästä ankarasta harjoittelusta.

Erojen syyn selvittäminen vaatisi vastaavaa tutkimusta, jossa olisi mukana ainoastaan amerikkalaisen jalkapallon pelaajia. Jatkossa on tarkoitus tutkia kypäriin asennettavilla kiihtyvyysmittareilla, kuinka kovia iskuja pelin aikana pelaajien päähän kohdistuu ja kuinka vakavia aivotärähdyksiä niistä on seurauksena.

Nicholas Port on mukana työryhmässä, jonka tehtävänä on laatia urheilulääkäreille ja -valmentajille ohjeistus aivotärähdysten tunnistamiseen ja hoitoon. Hän kehittää myös tekniikkaa, jolla pystyttäisiin kovan iskun saaneen pelaajan silmien liikkeistä päättelemään jo kentän laidalla, kuinka vakavasta vammasta on kyse.

Tutkimuksesta kerrottiin Indianan yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu NeuroImage: Clinical -tiedelehdessä.

Kuvat: Jacob Funk/Chicago Bears, Nicholas Port/Indiana University

Aivojen arkistot avautuvat

To, 06/11/2015 - 11:05 Markus Hotakainen

Carnegie Mellon -yliopiston tutkijat ovat onnistuneet ensimmäisen kerran tarkkaan määrittämään, mihin aivojen alueisiin ja miten uusi tieto tallentuu. Erityyppiset tiedot arkistoituvat aivojen eri osiin, mutta ne ovat samat kaikille. 

Tutkimuksessa tarkkailtiin 16 koehenkilön aivoja toiminnallisella magneettikuvauksella (fMRI, functional magnetic resonance imaging), kun heille opetettiin uusia asioita kahdeksasta sukupuuttoon kuolleesta eläimestä.

Kutakin eläintä koskevat tiedot niiden käyttämästä ravinnosta ja asuinpaikoista tallentuivat aivojen "syömis-" (kuvan vihreät alueet) ja "asumis"-alueille (siniset ja punaiset). Ne aktivoituivat sen mukaan, kummasta asiasta uutta tietoa oli tarjolla. 

Jokainen eläin sai aivoissa lisäksi oman "tunnisteensa". Sen perusteella pystyttiin myöhemmin tunnistamaan, mitä eläintä koehenkilöt kulloinkin ajattelivat. Eläimillä, joilla oli samanlaisia ominaisuuksia esimerkiksi ravinnon suhteen, saivat kuitenkin samankaltaiset tunnisteet. Ne eivät siis ole sattumanvaraisia muistilappuja, vaan sisältävät jo itsessään informaatiota tallentuneesta tiedosta.

Tutkimuksessa paljastui myös, että eläimen ominaisuuksia koskevat "tallenteet" säilyivät aivoissa ennallaan, vaikka koehenkilöille kerrottiin myös muista eläinten piirteistä. "Aina kun opimme jotain, aivomme muuttuvat peruuttamattomasti systemaattisella tavalla", toteaa tutkimusta johtanut Andrew Bauer.

Kaukaisena käytännön sovelluksena tutkijat näkevät mahdollisuuden tarkastella myös paljon monimutkaisempien käsitteiden ja asioiden tallentumista aivoihin. Siten voidaan huomata, jos osa informaatiosta tallentuu "väärin" eli sitä ei ymmärretä. Silloin opetusmenetelmiä on mahdollista kehittää paremmiksi ja tehokkaammiksi.

Uusi tutkimus antaa tietoa paitsi asioiden tallentumisesta aivoihin, myös niiden unohtamisesta. Esimerkiksi Alzheimerin tauti aiheuttaa aivoissa muutoksia, jotka saattavat olla käänteisiä nyt havaitulle oppimisprosessille: vähitellen yhä useammat asiat katoavat aivojen arkistosta.

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-sivustolla ja se julkaistiin Human Brain Mapping -tiedelehdessä (maksullinen) 2. kesäkuuta.

Kuva: Carnegie Mellon University