Uutiset

Kun algoritmi ottaa ohjat, aivojen magneettistimulaatiosta tulee nopeampaa ja tarkempaa

Aalto-yliopiston kehittämä algoritmi mahdollistaa aivojen täsmästimulaation ja avaa uusia mahdollisuuksia esimerkiksi masennuksen ja kivun hoitoon.

Lääkärit ja tutkijat ovat jo pitkään hyödyntäneet aivojen magneettistimulaatiota (TMS) kroonisen kivun ja vaikean masennuksen hoidossa.  Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet stimulaation tueksi tehokkaan algoritmin, joka tarkkailee ja mukauttaa stimulaatiota automaattisesti aivosähkökäyrän (EEG) perusteella.

Tuoreessa artikkelissa tutkijat osoittivat algoritmin toimivuuden oikean stimulaatiosuunnan löytämisessä. Artikkeli julkaistiin alan johtavassa Brain Stimulation -tiedelehdessä.

Reaaliaikaista tulkintaa

TMS:ssä aivoille annetaan sarja magneettipulsseja pään pinnalle asetettavan kelan avulla. Potilas tuntee pulssit iholla kevyinä kosketuksina.

Pulsseja antavan kelan liikuttelu käsin, stimulointikohdan ja -suunnan valitseminen ja reaktioiden seuraaminen on vaativaa työtä, jonka onnistuminen vaatii osaavaa ja kokenutta asiantuntijaa.

Stimulointi on myös hidasta, sillä aivosähkökäyrädatan kerääminen ja tulkitseminen voi viedä kokeneeltakin asiantuntijalta kymmeniä minuutteja. Nyt julkaistu tutkimus osoitti, että algoritmi voi määrittää suunnan 30–60 pulssin avulla 1–2 minuutissa.

Koska oikea suunta löytyy paljon aiempaa nopeammin, menetelmä voi merkittävästi parantaa TMS-hoidon tehoa.

Tohtorikoulutettava Aino Tervo

”Aivojen reaktio näkyy EEG:ssä sekunnin sadasosissa. Algoritmi rekisteröi sen saman tien ja voi lähes reaaliajassa päättää, mihin seuraava pulssi annetaan. Koska oikea suunta löytyy paljon aiempaa nopeammin, menetelmä voi merkittävästi parantaa TMS-hoidon tehoa”, kertoo tohtorikoulutettava Aino Tervo. Hän ja Research Fellow Jaakko Nieminen olivat artikkelin pääkirjoittajia.

Neuronien kytkökset kuntoon

Moneen aivosairauteen liittyy neuronien välisten kytkösten yli- tai aliaktiivisuutta tietyillä aivoalueilla. Magneettistimulaation hoitoteho perustuu juuri neuronien välisen viestinnän voimistamiseen tai heikentämiseen.

TMS-menetelmää hyödynnetään jo rutiininomaisesti aivoleikkauksien suunnittelussa. Potilaan reaktio pulsseihin paljastaa kirurgille ne aivoalueet, jotka hallitsevat esimerkiksi puhetta ja liikettä – ja joita leikkauksessa pitää varoa. Potilaiden terapiahoidossa magneettistimulaation vaikutus on vaikeampi havaita, ja stimulaatiopaikka ja -suunta onkin perustunut yleiseen käsitykseen siitä, missä aivoalueella neuronien toiminnassa on ongelmia.

”Se ei välttämättä kuitenkaan ole paras mahdollinen, ja siksi tarvitsemme lisätietoa löytääksemme juuri oikean kohdan”, sanoo tutkijaryhmää vetävä Aalto-professori Risto Ilmoniemi. Hän johtaa myös 10 miljoonan euron rahoituksen saanutta ConnectToBrain-hanketta, jossa on suomalaistutkijoiden lisäksi mukana alan huippuja Saksan Tübingenin ja Italian Chieti-Pescaran yliopistoista.

Prototype for new method of delivering transcranial magnetic stimulation
Aino Tervo käyttää laitteen prototyyppiä: Kuva: Mikko Raskinen/Aalto-yliopisto

Tutkimuksessa käytettiin kahden limittäisen kelan prototyyppiä, joka mahdollistaa pulssien suunnan säätämisen elektronisesti. Uusimmassa prototyypissä on viisi kelaa, joiden avulla sekä stimulaation paikkaa että suuntaa voidaan säätää hyvin nopeasti tietyn aivoalueen sisällä. Vuoteen 2026 mennessä ConnectToBrain-hankkeen tavoite on rakentaa jopa 50 kelan laite, joka algoritmin ohjaamana pystyy stimuloimaan nopeissa sarjoissa useita kohtia aivoissa ja mukauttamaan stimulaation reaaliajassa EEG:n perusteella.

Laitteiden kehitystä ja tutkimusta rahoittaa myös Suomen Akatemia, Suomen Kulttuurirahasto, Instrumentariumin tiedesäätiö, Jane ja Aatos Erkon säätiö sekä Business Finland.

Lisätietoja:

Artikkeli on avoimesti luettavissa täällä (sciencedirect.com)Aino Tervo
Tohtorikoulutettava, Aalto-yliopisto
puh. 050 453 0082
[email protected]

Jaakko Nieminen
Reserch Fellow, Aalto-yliopisto
puh. 050 344 3186
[email protected]

Risto Ilmoniemi
Aalto-professori, Aalto-yliopisto
puh. 050 556 2964
[email protected]

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Ursula von der Leyen pitämässä avajaispuhetta
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

New European Bauhaus -festivaali toi yhteen Euroopan päättäjiä ja monialaisen kestävän kehityksen asiantuntijoita

Aalto-yliopisto oli mukana New European Bauhaus -festivaalilla kestävää rakentamista käsittelevällä näyttelyllään Time out! Rethinking construction.
Olli Ikkana in Otaniemi, photo by Lasse Lecklin.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Bioinspiroituja värejä ja olosuhteisiin sopeutuvia materiaaleja – Professori Olli Ikkalan kolmas EU-hanke pohjaa eläviin systeemeihin

Teknillisen fysiikan professori Olli Ikkala on saanut kolmannen kerran Euroopan tutkimusneuvoston Advanced Grant -rahoituksen. Rahoituksen suuruus on 2,5 miljoonaa euroa, ja hanke kestää viisi vuotta.
Professori Antti Oulasvirta. Kuva: Aalto-yliopisto / Jaakko Kahilaniemi
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat selvittävät, miten tekoäly saadaan ymmärtämään ihmistä paremmin

Antti Oulasvirta on saanut 2,5 miljoonan euron Euroopan tutkimusneuvoston Advanced Grant -rahoituksen käyttäjämallien tutkimiseen.
Kuvituskuva, jossa kirkkain värein piirretty tyttö katsoo graafista kuviota.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomen kaksivuotisen esiopetuskokeilun toteutus voi toimia mallina maailmalle

Kaksivuotisen esiopetuksen kokeilu on erinomainen esimerkki siitä, miten hallitukset voivat ennakoida ja testata politiikkaansa ennen sen laajamittaista käyttöönottoa. Suomi on kokeiluille mitä otollisin paikka.