Kehittyvissä aivoissa myrskyää

25.5.2015
Pikkukeskosen päässä liikkuvat miljardien hermosolujen tuottamat aivomyrskyt noudattavat samoja lainalaisuuksia kuin monet massiiviset luonnonilmiöt. Tähän havaintoon perustuu uusi tutkimusmenetelmä, jolla vauvan aivojen tilaa voidaan laskea jo ensimmäisten elintuntien aikana.

”Aivomyrskyt” ovat kriittisen tärkeitä pikkukeskosen aivojen kypsymiselle. Dosentti Sampsa Vanhatalo on nyt yhteistyössä australialaisten tutkijoiden kanssa kehittänyt täysin uudenlaisen menetelmän näiden aivomyrskyjen arvioimiseksi.

– Menetelmä perustuu siihen, että pikkukeskosen aivomyrskyt noudattavat samoja lainalaisuuksia kuin monet muutkin massiiviset luonnonilmiöt, esimerkiksi maanjäristykset, metsäpalot tai lumivyöryt, Vanhatalo kertoo.

Teho-osastolla hoidettavien pikkukeskosten aivoja seurataan nykyään jatkuvalla aivosähkökäyrän (EEG) mittauksella, mutta monitoroinnin arviointi on osoittautunut vaikeaksi: 

– Pikkukeskosen aivotoiminta on luonteeltaan täysin erilaista kuin isommilla lapsilla tai aikuisilla ja siksi nykyisin käytetyt EEG-arvioinnin menetelmät soveltuvat huonosti keskosvauvoille, Vanhatalo sanoo. 

Aivomyrskyjen ilmapuntari

Tutkijoiden kehittämä EEG-mittari on kokoelma kehittyneitä matemaattisia funktioita, jotka oikein yhdistämällä saatiin EEG-signaalia nerokkaasti analysoiva ohjelmapalikka; tämä voidaan liittää osaksi nykyistenkin aivomonitorien ohjelmistoa.

– Se on kuin aivomyrskyjen ilmapuntari, Vanhatalo vertaa.

Pikkukeskosen aivojen kehityksen suurimmat riskit liittyvät ensimmäisiin elinpäiviin. Tässä vaiheessa olisi ensiarvoisen tärkeää pystyä seuraamaan lapsen aivojen vointia. Uusi menetelmä auttaa tunnistamaan ne lapset, jotka tarvitsevat erityishuomiota.

– Vielä on ennen aikaista sanoa, miten tämä tulee vaikuttamaan yksittäisen lapsen hoitoon, mutta tieteellisesti tämä on jo mullistanut ajatuksen siitä mitä pikkukeskosen aivojen toiminnasta voi nähdä. Voimme ensimmäisen kerran saada objektiivista tietoa niistä aivojen viesteistä, joita vastasyntyneellä pikkukeskosella on kerrottavana häntä hoitaville lääkäreille, Vanhatalo kuvaa.

Mallia maanjäristyksistä

Brain-lehdessä julkaistu tutkimus tehtiin kansainvälisenä yhteistyönä. Potilasmateriaali saatiin professori Lena Hellström-Westasin keskostutkimuksista Ruotsista; Vanhatalo toi peliin ryhmänsä neurofysiologisen asiantuntemuksen, ja professori Michael Breakspearin laskennallisen neurotieteen tutkimusryhmä Australiassa kehitti EEG-signaalin analysointimenetelmän. 

Breakspearin tutkimusryhmä lähti jatkokehittämään geologiasta ja perusfysiikan tutkimuksesta tulleita matemaattisia menetelmiä sen jälkeen kun huomattiin, että pikkukeskosen aivomyrskyt ovat yllättävän samankaltaisia kuin ne risahdukset – niin kutsutut ”crackling noise” – joita nähdään mikrotasolla magnetisoituneissa metalliatomeissa tai makrotasolla maanjäristyksissä.

– Kliinisesti suurin kiinnostus tuli siitä kun havaitsimme, että nuo mittarin tulokset korreloituvat merkittävästi lapsen kognitiiviseen kehitykseen kahden vuoden iässä, Vanhatalo kertoo. 

Teknisesti uuden menetelmän käyttöönotto on korkeintaan niin vaikeaa kuin uusien sovellusten käyttöönotto nykyaikaisissa matkapuhelimissa, Vanhatalo arvioi.

– Pullonkaulaksi tulee muodostumaan EEG-monitorien valmistajien innokkuus tuotekehitykseen. Onneksi alalla on kova kilpailu.

Lue lisää aiheesta: Terveys