Neuroteknologia voi auttaa miljoonia

Otaniemessä kehitettyä kuvantamistekniikkaa käytetään ympäri maailmaa aivoleikkausten apuna.
Risto Ilmoniemi on yksi NBS-aivokuvantamislaitteiston kehittäjistä. Kohdennettua aivosimulaatiota hyödyntävä laitteisto on käytössä muun muassa HUS:n BioMag-laboratoriossa.

Aivokasvain- ja epilepsialeikkauksissa on kyse millimetreistä – viilto väärässä kohdassa voi merkitä liikkumis- tai puhekyvyn menettämistä.

Ennen neurokirurgi pääsi vasta kallon avattuaan kartoittamaan tärkeitä toimintoja ohjaavat käskykeskukset ja suunnittelemaan leikkauksen niin, etteivät ne vahingoittuisi. Kohdennetun magneettistimulaation eli NBS:n (Navigated Brain Stimulation) avulla hän pystyy nyt tekemään kartoituksen rauhassa etukäteen, kallon ulkopuolelta annettavien magneettipulssien avulla.

”Muissa magneettistimulaatiota hyödyntävissä laitteissa pulssit annetaan sokkona tai muuten epätarkasti. Meidän laitteillamme stimulaatio voidaan kohdentaa hyvin tarkasti kolmiulotteisten rakennekuvien avulla samalla, kun EEG-päähine antaa tietoa aivosähkötoiminnan muutoksista ja muut anturit puhekyvystä tai lihasten liikkeistä”, selittää akatemiaprofessori Risto Ilmoniemi, yksi NBS:n alkuperäisistä kehittäjistä.

Pienet askeleet, suuret saavutukset

NBS:n ja Aalto-yliopistossa tehtävän aivotutkimuksen juuret ulottuvat 1980-luvun alkuun, jolloin Teknillisen korkeakoulun professori Olli V. Lounasmaa ryhtyi selvittämään matalien lämpötilojen kvanttifysiikan lisäksi ihmisaivojen saloja. Osa tutkimusryhmästä alkoi kehittää aivotoiminnan mittaamiseen tarkoitettuja monikanavaisia MEG-laitteita.

”Alku oli hankalaa, ja kesti vuosia ennen kuin aloimme nähdä, että tästä todella olisi hyötyä”, muistelee vuonna 1978 teekkarina ryhmään liittynyt Ilmoniemi.

”Yksittäiset edistysaskeleet tuntuvat usein tutkijoista kovin pieniltä, mutta vuosien mittaan niistä voi kertyä suuriakin saavutuksia.”

Vähitellen O.V. Lounasmaan laboratorio nousi MEG-osaamisellaan maailmanmaineeseen, ja laitteiden käyttäjiksi ja sovellutusten kehittäjiksi tuli mukaan myös lääkäreitä ja psykologeja, kuten Riitta Hari ja Risto Näätänen oppilaineen. Ilmoniemen mukaan yksi Aallon ja sen edeltäjän TKK:n aivotutkimuksen vahvuuksista onkin tiivis suhde lääketieteen asiantuntijoihin. Yhteistyötä tehdään muun muassa Aallon, Helsingin yliopiston ja HUS:n yhteisessä BioMag-laboratoriossa Meilahdessa sekä lukuisten muiden sairaaloiden kanssa Suomessa ja ulkomailla.

Toinen valtti on laiteosaaminen.

”Suomalaiset yliopistot eivät pysty kilpailemaan kalleimmissa laitehankinnoissa esimerkiksi yhdysvaltalaisten kanssa. Meillä on kuitenkin ollut maailman parhaat laitteet käytössä ensimmäisinä, koska olemme olleet itse niitä rakentamassa”, Ilmoniemi kiteyttää.

Tähtäimessä ihmekypärä

Laiteosaamisesta on syntynyt myös kasvavaa ja kansainvälistä liiketoimintaa. Yksi menestyjistä on Nexstim Oyj, jonka Ilmoniemi perusti vuonna 2000 NBS:ää kaupallistamaan. Nykyään sen laitteita on kaikissa Suomen yliopistollisissa keskussairaaloissa sekä noin kahdessakymmenessä maassa Venäjältä Kanadaan ja Japaniin asti.

Viime vuonna yritys listautui pörssiin kerätäkseen pääomaa NBS:n pohjalta kehittämänsä aivohalvausterapian saamiseksi markkinoille. Itse NBS-menetelmä on jo aiemmin saanut hyväksynnän yhdysvaltalaiselta FDA:lta, maailman merkittävimmältä lääkkeiden käyttöä ja myyntilupia valvovalta viranomaiselta. Terapiakäyttö moninkertaistaisi kasvumahdollisuudet: pelkästään Yhdysvalloissa aivohalvauksen saa vuosittain 795 000 ihmistä, joista arviolta kolmannes voisi hyötyä Nexstimin terapiasta.

Ilmoniemi kertoo, että Suomessa magneettistimulaatiota on kokeiltu lupaavin tuloksin myös depression, kroonisen kivun, erilaisten riippuvuuksien ja tinnituksen hoidossa. Mahdollisten hyötyjien joukko on valtava: esimerkiksi vakavasta depressiosta kärsii maailmassa 150 miljoonaa, epilepsiasta 40 miljoonaa ja skitsofreniasta 25 miljoonaa ihmistä. Parhaillaan suunnitteilla on suuri eurooppalainen tutkimushanke, jossa kohdennettua magneettistimulaatiota kehitetään entistä toimivammaksi niin, että ohjauksesta huolehtii ihmisen sijasta tietokonealgoritmi.

”Näin voimme stimuloida yhtäaikaisesti useampaa kohtaa, jolloin pääsemme tehokkaasti käsiksi myös aivojen eri osiin kytkeytyviin hermoverkostoihin. Laite mittaa myös aivojen reaktioita, ja tietokone säätää stimulaation niiden mukaan. Tavoitteena on kehittää itseohjautuvia diagnostisia ja terapeuttisia toimintoja aivoihin langattomasti kytkeytyvään ihmekypäräämme”, Ilmoniemi kertoo hymyillen.

Aalto-yliopiston koordinoimassa hankkeessa on mukana kovatasoisia tutkimusryhmiä, sairaaloita ja yrityksiä eri puolilta Eurooppaa. Ilmoniemen mukaan yksinkertainen testilaite voi olla valmis jo vuoden kuluttua, mutta sairaaloissa ihmekypärää joudutaan odottamaan pidempään.

”Kymmenen vuotta on realistinen aika kliiniseen läpimurtoon”, hän myöntää.

”Tässä työssä tuloksia ei tule hetkessä, mutta ne voivat olla valtavan merkittäviä.”

Teksti: Minna Hölttä
Kuvat: Terhi Korhonen

Artikkeli on alun perin julkaistu Aalto University Magazinen numerossa 13. (issuu.com)

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.
Head of Post-Award Services Jukka Hyvönen and Head of Pre-Award Services Sanna-Maija Kiviranta
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uudet palvelupäälliköt tutkimuspalveluissa

Sanna-Maija Kiviranta on nimitetty tutkimusrahoituspalveluiden palvelupäälliköksi ja Jukka Hyvönen on nimitetty hankepalvelujen palvelupäälliköksi. Molemmat tiimit tukevat Aallon tutkijoita tutkimusrahoituksessa.
A false colour electron microscope image of the bolometer, the scale bar shows a single bacteria, indicating how small the device is
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Maailman vähäkohinaisin säteilyilmaisin voi auttaa kvanttitietokoneiden kehityksessä

Nanosäteilyilmaisin on myös edeltäjiään sata kertaa nopeampi, ja se pystyy toimimaan ilman taukoja.
The details avaiable on the page in a picture with a colourful cartoon of an antropomorphic qubit
Kampus, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kvanttipeleistä superpakastimiin – kvanttiteknologian vallankumous saapuu Otaniemeen

Kvanttiteknologian saloja avaava näyttely avautuu 16. lokakuuta. 17.–18. lokakuuta pidettävä huippukokous kokoaa kvanttiasiantuntijat keskustelemaan alan tulevaisuudesta.