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

Lisää tästä aiheesta

Taiteellinen kuva panssaroidusta superhydrofobisesta pinnasta, joka kestää iskuja ja hylkii nesteitä tehokkaasti. Kuva: Juha Juvonen.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Vettä hylkivä panssaripinnoite voi pian tehostaa aurinkopaneeleja ja tuoda suksiin lisäluistoa

Kesäkuussa Aalto-yliopiston tutkijat kertoivat kehittämästään pinnoitteesta Nature-lehdessä. Nyt pinnoitteesta aletaan kehittää lukuisia kaupallisia sovelluksia muun muassa rakennus- ja elektroniikkateollisuuden kanssa.
The computer game could help in the treatment of depression alongside therapy and drug treatment. Picture: Matias Palva’s research group, Aalto University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat kehittävät tietokonepeliä masennuksen hoitoon

Terapeuttisen toimintavideopelin pelaaminen voi helpottaa masennuspotilaiden oireita ja parantaa heidän kognitiivista toimintakykyään.
putretti-lannoite
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat kehittivät tuhkasta ja kompostista metsien täsmälannoitteen

Putretiksi nimetty lannoite sisältää fosforia, kaliumia, hiiltä ja hitaasti vapautuvaa typpeä, jotka edistävät puiden kasvua. Sen valmistus kuluttaa selvästi vähemmän energiaa kuin keinolannoitteiden ja vähentää myös louhimisen tarvetta.
An electron microscope image of the device used to extract entangled electrons
Mediatiedotteet Julkaistu:

Askel kohti lähes rajatonta laskentatehoa – tutkijat loivat kvanttilomittumista lämmön avulla

Helppo ja hallittava kvanttilomittuminen lisää kokonaislaskentakapasiteettia ja mahdollistaa muun muassa kvanttisalauksen eli turvallisen tiedonsiirron suurillakin etäisyyksillä.