Väitös neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan alalta, TkL Eero Ahtola

Väitöskirjan nimi: Neurophysiological methods for evaluation of infants’ sensory processing

Tohtoriopiskelija: Eero Ahtola
Vastaväittäjä: professori Petro Julkunen, Itä-Suomen yliopisto
Kustos: professori Matias Palva, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitos

Syntymä ja varhaislapsuus ovat kriittisen tärkeitä vaiheita aivojen myöhemmälle kehitykselle. Ensimmäisten elinkuukausien aikana lapsi tarvitsee kehittyviä aistejaan kognitiivisten ja motoristen taitojen kartuttamiseen. Useissa neurologisissa kehityshäiriöissä havaitaankin varhaisia aistien toiminnan poikkeamia jo imeväisikäisenä. Varhainen neurologinen arviointi on kuitenkin haastavaa, koska vanhemmille lapsille suunnitellut testit eivät aina tunnista pikkuvauvan aivotoiminnan erityispiirteitä.

Tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin uusia neurofysiologisia tutkimusmenetelmiä, jotka tuottavat objektiivista tietoa alle vuoden ikäisten vauvojen näkö- ja tuntoaistien toiminnasta. Menetelmissä hyödynnetään aivosähkökäyrän (EEG) ja silmänliikekameran avulla tehtyjä mittauksia samalla, kun lapselle esitetään monimuotoisia näköärsykkeitä tai tehdään toistettuja käden liikkeitä. Aistitiedon käsittelyä arvioitiin aivoverkostojen toiminnasta kehittämällä uusia laskennallisia menetelmiä.

Tutkimuksen keskeisiä löydöksiä ovat: i) lapsen ikä vaikuttaa katseen kohdistumisessa tunneperäisiin kasvonilmeisiin, ii) EEG-pohjaista näköaistin tutkimusta voi parantaa merkittävästi silmänliikekameran avulla sekä iii) käden toistuva liike aktivoi laajoja aivoverkostoja vastasyntyneillä. Löydökset osoittavat, että imeväisikäisen lapsen aivot käsittelevät näkö- ja tuntotietoa huomattavan laaja-alaisesti. Lisäksi aivoverkostojen toiminta liittyy lapsen myöhempään kognitiiviseen kehitykseen sekä mahdolliseen syntymän aikaisen aivovaurion laajuuteen.

Väitöskirja tuo uutta tietoa EEG:n ja silmänliikekameran soveltamisesta lasten neurofysiologisissa tutkimuksissa. Osaa kehitetyistä menetelmistä voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää kliinisissä tutkimuksissa ja jopa käytännön työssä. Erityisiä käyttökohteita voisi löytyä lastenneurologiassa, neonatologiassa sekä kehityspsykologian tutkimuksissa. Väitöstutkimuksessa kehitetyt laskennalliset menetelmät soveltuvat myös laajemmin muunlaisiin aistitoimintojen tutkimuksiin sekä eri ikäisille.

Tutkimus seuraa vallitsevaa trendiä, jossa neurofysiologiseen diagnostiikkaan tuodaan uusia laskennallisia ja teknisiä ratkaisuja. Se vastaa myös tarpeeseen kehittää luotettavia biomarkkereita aivotoiminnan kehityksen arvioimiseksi. Lisätutkimuksia laajemmilla aineistoilla tarvitaan edelleen, mutta väitöskirja on merkittävä edistysaskel kohti menetelmien kliinistä soveltamista.

Avainsanat: Aivosähkökäyrä, silmänliikekamera, herätevasteet, aivojen toiminnalliset verkostot, aistijärjestelmät, aivotoiminnan kehitys

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

Yhteystiedot: eero.ahtola@aalto.fi 

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