Kognitiiviset toiminnot, kuten tarkkaavaisuus ja työmuisti, kehittyvät lapsuusvuosien ja murrosiän aikana. Aivokuvantamistutkimukset ovat osoittaneet, että otsalohkojen etuosien sekä päälaenlohkon aivokuorialueet ovat kognitiivisen toiminnan kannalta keskeisiä. Lasten heikompi kognitiivinen suoriutuminen saattaakin johtua siitä, että aivojen otsalohkojen etuosat ja niihin liittyvät hermoverkostot kehittyvät ja kypsyvät pitkään.
Väitöstyössään FM Ping Jiang tutki lasten ja nuorten aikuisten näköinformaatiota käsittelevien aivokuorialueiden toiminnan ylhäältä alaspäin tapahtuvaa ”top-down” -säätelyä ja aivoalueiden muodostamien hermoverkkojen toiminnallista kytkeytyneisyyttä sekä lepotilassa että tehtävän suorittamisen aikana. Tutkimukseen osallistui terveitä 7-11-vuotiaita lapsia sekä nuoria aikuisia, ja siinä käytettiin aivojen toiminnallista magneettiresonanssikuvausta ja niin kutsuttuja ”1-back” työmuistitehtäviä. Muistitehtävien aikana tutkittavien tuli tarkkailla ja muistaa joko kasvokuvia tai maisemakuvia ja samalla olla kiinnittämättä huomiota esitettyihin häiritseviin maisemakuviin tai kasvokuviin.
Jiang havaitsi, että kasvoja käsittelevän näköaivokuoren toiminnan säätely oli lapsilla tehtävien aikana joko heikompaa kuin aikuisilla tai muuten epäkypsää. Lapsilla otsalohkon etuosan aivoalueiden ja kasvoja käsittelevän näköaivokuoren välinen toiminnallinen kytkeytyneisyys oli heikompaa kuin aikuisilla, mikä osittain selittää miksi lapsilla näköaivokuoren toiminnan säätely oli heikompaa. Lisäksi otsalohkon etuosan alueet aktivoituivat lapsilla työmuistitehtävien aikana heikommin kuin aikuisilla. Nämä havainnot yhdessä selittävät osittain lasten heikomman suoriutumisen työmuistitehtävistä.
Väitöstutkimuksessa kävi myös ilmi, että kun aivojen toimintaa mitataan lepotilassa, 7-11-vuotiailla lapsilla voidaan tunnistaa samanlaiset hermoverkostot kuin nuorilla aikuisilla: näiden hermoverkostojen toiminnallinen kytkeytyvyys erityisesti tehtävien suorittamisen aikana oli kuitenkin lapsilla erilaista kuin nuorilla aikuisilla.
– Havaitut erot lasten ja nuorten aikuisten aivojen aktivoitumisessa ja hermoverkostojen toiminnallisessa kytkeytyvyydessä johtuvat osittain aivojen harmaan ja valkean aineen morfologisesta kehitysvaiheesta 7-11-vuotiailla lapsilla: tuohon vaiheeseen kuuluu muun muassa synapsien karsiutuminen ja hermosäikeitä peittävän myeliinitupen kehittyminen, väittelijä toteaa.
Väitöstutkimus tukee käsitystä, jonka mukaan lapsen aikuistuessa erityisesti aivojen otsalohkojen etuosien toiminta ja aivojen hermoverkostojen toiminnallinen kytkeytyvyys vähitellen muuttuvat, ja tietty kognitiivinen toiminto voi eri ikäkausina tukeutua eri aivoalueisiin.
FM Ping Jiangin väitöskirja "Working memory-related brain activity and networks in typically developing children and young adults" tarkastetaan Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa 21.6.2017 klo 12.00. Väitöstilaisuus pidetään osoitteessa Biomedicum Helsinki 1, luentosali 2, Haartmaninkatu 8. Väitöskirja on luettavissa Helsingin yliopiston E-thesis-palvelussa https://helda.helsinki.fi/handle/10138/188819
Ping Jiang johtaa Helsinki Challenge -kilpailun semifinalistien joukkoon yltänyttä Senior Cognitive Booster -tiimiä, joka kehittää virtuaalitodellisuutta hyödyntäviä menetelmiä ikääntyvien kognitiivisten taitojen ylläpitämiseksi (katso video).
Väittelijän yhteystiedot: ping.jiang@helsinki.fi