Väitös lääketieteellisen tekniikan alalta, FM Timo Nurmi

Väitöskirjan nimi: Neuroimaging cortical proprioceptive processing with evoked movements

Tohtoriopiskelija: Timo Nurmi
Vastaväittäjä: tohtori Peter Bandettini, National Institute of Mental Health, USA
Kustos: professori Lauri Parkkonen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, neurotieteen ja teknillisen fysiikan laitos

Liikkuminen perustuu aivoista lähteviin sähkökemiallisiin viesteihin, jotka kulkevat selkäytimen ja ääreishermoston kautta lihaksiin, jolloin ne supistuvat. Tämä ns. liikeohjaus aktivoi ja rentouttaa lihaksia tavoilla, jotka mahdollistavat tarkoituksenmukaiset liikkeet. Liikeohjauksen tutkiminen on tärkeää liikkumisen aivoperustan ymmärtämiseksi. Liikeohjauksen tutkimisessa on usein jäänyt huomiotta liikeaistipalautelihaksista, jänteistä ja nivelistä selkäytimen kautta aivoihin. Liikeaitipalaute tarjoaa aivoille tietoa kehon ja raajojen sisäisestä tilasta, kuten asennosta, raajan liikkeestä ja sijainnista. Liikeaisti onkin aivojen liikeohjauksen perusta ja mahdollistaa mm. motorisen oppimisen.

Aivot suunnittelevat ja korjaavat liikkeitämme jatkuvasti liikeaistin avulla. Useissa liikehäiriöissä, kuten CP-vammassa, liikeaisti saattaa olla puutteellinen ja tämä on todennäköisesti tärkeä osasyy liikkumisen vaikeudelle eri liikehäiriöissä. Tieto liikeaistista ja sen vaikutuksesta liikehäiriöön  CP-vammassa on puutteellista, niin liikeaistin toiminnallella tasolla, mutta erityisesti aivojen tasolla.

Väitöskirjassani tutkittiin liikeaistin käsittelyä aivoissa toiminnallisen aivokuvantamisen avulla. Kehon liikeaistinsoluja stimuloitiin tietokoneohjatuilla sormien ja nilkan liikuttimilla passiivisesti aivokuvantamisen aikana. Lisäksi tutkittavien sensorimotorinen toimintakyky määritettiin erilaisilla käytännön testeillä. Toimintakykymittarien tuloksia verrattiin liikeaistin käsittelyyn liittyviin aivovasteisiin. Aivokuvantamismenetelminä käytettiin toiminnallista magneettikuvausta (engl. fMRI) sekä magnetoenkefalografiaa (MEG). Väitöskirjassa tutkittiin liikemuuttujien kuten liikelaajuuden ja liikutustaajuuden vaikutusta aivovasteisiin. Lisäksi väitöskirjassa tutkittiin CP-vamman vaikutusta liikeaistin käsittelyyn aivokuorella ja tämän käsittelyn yhteyttä sensorimotoriseen toimintakykyyn  nuorilla tutkittavilla.

Väitöskirjassani selvitettiin millainen sormen passiiviliike tuottaa voimakkaimmat aivovasteet eri aivokuvantamismenetelmillä mitattuna. Lisäksi tutkimuksissa selvisi, että liikeaistin käsittely aivoissa on erilaista nuorilla joilla on CP-vamma verrattunaverrokkinuoriin ja, että nämä erot ovat yhteydessä toimintakykyyn ja liikkumisen sujuvuuteen. Tutkimuksemme osoitti, että tarkoilla tietokoneohjatuilla laitteilla toteutut raajojen passiiviliikutukset ovat toimiva tapa tutkia liikeaistia aivokuvantamisen yhteydessä.

Avainsanat: passiiviliikutukset, tuntoaivokuori, CP-vamma

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus 

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52