Uutiset

Tunnistamme eläimet pienistäkin vihjeistä – ja se kertoo paljon aivojen toiminnasta

Aivokuvantamista hyödyntävä tutkimus voi auttaa esimerkiksi muistisairauksien varhaisessa tunnistamisessa.
Merkitys / Safa Hovinen
Kuva: Merkitys/Safa Hovinen

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat toiminnallisen aivokuvantamisen avulla, miten aivot täydentävät ympäristön vihjeitä ymmärtääkseen asioiden moninaisia merkityksiä. Tutkimus julkaistiin arvostetussa Nature Communications -lehdessä 25. helmikuuta 2019.

Tutkimuksessa koehenkilöille annettiin kolme vihjettä, esimerkiksi “nelijalkainen”, “harmaa”, “sillä on kärsä”, ja heidän tuli arvata, mitä tuttua asiaa vihjeet kuvaavat – tässä tapauksessa elefanttia. Vihjeet kuvasivat tuttujen eläimien lisäksi vihanneksia tai hedelmiä, työkaluja ja kulkuvälineitä. Tutkimuksessa tuttua, vihjeillä kuvattua käsitettä ei koskaan esitetty koehenkilölle suoraan.

”Tutkimus oli hauska toteuttaa kysymyspelin tavoin, ja siihen oli palautteen perusteella myös mukava osallistua. Tulosten perusteella koeasetelma toimii hyvin, kun aivot saavat luontevasti etsiä ja rakentaa käsitteitä vihjeiden perusteella”, kertoo professori Riitta Salmelin.

Tutkimuksessa käytettiin valtavaa internet-pohjaista aineistoa, jolla kartoitettiin hyvin laajasti käsitteisiin liittyviä ominaisuuksia. Koneoppimista käytettiin luomaan malli, joka kuvaa näiden merkitysten ja aivojen aktivaatiokuvioiden välistä yhteyttä. Aivojen aktivaatiokuvioista pystytään mallin perusteella varsin tarkasti päättelemään, mitä käsitettä tutkimukseen osallistuneet henkilöt ajattelivat.

4 Brains thinking about moose
Aivojen aktivaatiokuvioita, kun koehenkilöt saavat hirveen liittyviä vihjeitä. Kuva: Sasa Kivisaari, Aalto-yliopisto.

Erilaisuuden ymmärtämisestä muistisairauksien tunnistamiseen

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat myös, että aivojen aktivaatiokuviot sisälsivät enemmän tietoa käsitteen ominaisuuksista kuin mitä esitetyt vihjeet pitivät sisällään. Tutkijat päättelivät, että aivot käyttävät ketterästi ympäristön vihjeitä aktivoidakseen koko joukon kohdekäsitteen ominaisuuksia, jotka on opittu elämän aikana.

“Tämä on luonnossa selviytymisen kannalta hyvin tärkeä kyky, koska se mahdollistaa nopean reagoinnin vähäisenkin tiedon pohjalta. Väistämme esimerkiksi automaattisesti kiemuraista hahmoa rantakalliolla, koska tiedämme, että käärmeet saattavat olla myrkyllisiä, ” kertoo Suomen Akatemian tutkijatohtori Sasa Kivisaari.

Menetelmää voidaan jatkossa käyttää esimerkiksi selittämään, miksi eri ihmiset ymmärtävät saman käsitteen eri tavalla.

“Aivoissa tapahtuva merkitysten järjestyminen voi olla hieman erilainen eri ihmisillä ja vaikuttaa myös siihen, kuinka vaivatonta tai vaikeaa heidän on ymmärtää toisiaan”, Salmelin sanoo.

Tutkimuksella voi olla merkitystä myös muistisairauksien tunnistamisessa.

“Merkityksellisen tiedon yhdistelemisessä ja ymmärtämisessä vaikuttaa olevan mukana samoja aivoalueita, jotka vaurioituvat varhaisessa Alzheimerin taudissa. Käyttämäämme menetelmää voidaan siis mahdollisesti soveltaa myös muistisairauksien varhaiseen tunnistamiseen”, Kivisaari sanoo.

Professori Riitta Salmelinin tutkimusryhmä tutkii kielen käsittelyä ja merkityksellisen tiedon aivoperustaa Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksella. Tutkimusta ovat tukeneet muun muassa Suomen Akatemia, Aalto Brain Centre ja Sigrid Juséliuksen säätiö.

Lisätietoja:

Artikkeli: Reconstructing meaning from bits of information

Tutkimuksessa käytetyn mallin visualisaatio

Sasa Kivisaari
Suomen Akatemian tutkijatohtori
Aalto-yliopisto
[email protected]
puh. 050 432 2828

Riitta Salmelin
Professori
Aalto-yliopisto
[email protected]
puh. 050 344 2745

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

The highly competed ERC Advanced Grant, awarded to leading top researchers, is the third ERC grant won by Professor Mika A. Sillanpää. In 2009, he received the ERC Starting Grant targeted at talented young researchers and, in 2013, he was awarded the ERC Consolidator Grant intended for top researchers establishing their careers. Picture: Aalto University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Fyysikko Mika A. Sillanpää sai jo kolmannen EU:n miljoonarahoituksen – uusi tutkimushanke sovittaa yhteen kvanttimekaniikkaa ja yleistä suhteellisuusteoriaa

Tutkijat ratkovat sata vuotta vanhaa fysiikan arvoitusta pienten kultapallojen ja äärimmäisen matalien lämpötilojen avulla. Värähtelevien pallojen välisen erittäin heikon painovoiman havainnointi voi ratkaista mysteerin.
akun elektrodeja tutkimuskaapissa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Akun osia voidaan kierrättää sellaisenaan – menetelmä säästää harvinaisia raaka-aineita

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että älypuhelimen akun elektrodit ovat uusiokäytössä lähes uutta vastaavia. Seuraavaksi tutkitaan sähköautojen akkujen osien kierrätettävyyttä
: Kuvan on tehnyt Jani Huuhtanen Biorender.com -sovelluksella.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Suomalaistutkijoiden kehittämä tekoäly ennustaa, mikä puolustusjärjestelmän avain sopii koronaviruksen lukkoihin

Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tekoälymallin, jonka avulla tutkijat pystyvät yhdistämään puolustusjärjestelmän solut kohteeseensa ja vastaamaan esimerkiksi siihen, mitkä valkosolut tunnistavat koronavirusta. Työkalulla on laajamittaisia käyttömahdollisuuksia, kun yritetään ymmärtää puolustusjärjestelmän toimintaa tulehduksissa, autoimmuunisairauksissa ja syövissä.
The ultrasonic needle, which is a regular medical needle with a metal attachement connected to a large box on the side of the syringe
Mediatiedotteet Julkaistu:

Ultraäänineula tehostaa biopsiaa – luotettavan syöpätestin kudosmäärä saadaan vaivatta ohuellakin neulalla

Laitetta voidaan tulevaisuudessa hyödyntää myös lääkkeiden annostelussa ja jopa pienten kasvainten ja munuaiskivien hajottamisessa.