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:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Utuinen ihmishahmo näyttää kävelevän pois päin, varjo heijastuu vaalealle pinnalle
Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Maisteriopiskelijoiden näyttely Suomen valokuvataiteen museossa

Valokuvataiteen pääaineen maisteriopiskelijoiden MoA in Photography 23 -näyttely on esillä 12. maaliskuuta asti.
Nainen rannalla tuulisella säällä hymyilee, taustalla meri kuohuaa
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professori Ranja Hautamäki: ”Monimuotoinen kaupunkiluonto on keskeinen tekijä hyvinvoinnin ja hiilinielujen lisäämiseksi”

Maisema-arkkitehtuurin professori ratkoo ilmastonmuutoksen hillintää ja kaupunkiluonnon hiilinieluja koskevia kysymyksiä.
NASAn Curiosity-mönkijä kuvaama pölypyörre Marsin Gale-kraatterissa. Kuvankäsittely: Henrik Kahanpää. Alkuperäinen kuva: NASA / JPL-Caltech
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Marsin sää vaihtelee rajusti, mutta sen ilmasto ei ole muuttumassa

Väitöstutkimuksessaan Henrik Kahanpää myös kyseenalaistaa Marsin pölypyörteisiin liittyvän vallitsevan käsityksen. Tutkijana hän toivoo, että ihminen ei koskaan menisi Marsiin.
A portrait of Laureen Mahler.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Laureen Mahler luo origamitaitosten avulla biopohjaisia ja myös katseita kestäviä pakkauksia

Monet pakkausteollisuuden tuotteet perustuvat muoviin ja muihin fossiilipohjaisiin materiaaleihin. Aalto-yliopiston Bioinnovaatiokeskuksessa kehitetään origamitaitoksiin perustuvia ekologisia pakkausratkaisuja, joilla on arvoa myös kauniina esineinä.