Aivotutkimuksen menetelmiä
Laboratorioissamme käytettävät tutkimusmenetelmät ovat aivomagneettikäyrä (MEG), aivosähkökäyrä (EEG), rakenteellinen ja toiminnallinen magneettikuvaus (MRI ja fMRI), navigoitu transkraniaalinen magneettistimulaatio (nTMS) sekä erilaiset käyttäytymistieteelliset menetelmät. Näiden menetelmien avulla tutkimme muun muassa sitä, miten näkö- ja kuulohavainto syntyvät aivoissa, miten kieltä havaitaan ja miten oppiminen tai sosiaalinen vuorovaikutus näyttäytyvät aivoissa.
Aivomagneettikäyrä (MEG, magnetoenkefalografia)
Aivojen toiminta perustuu hermosolujen sähkökemialliseen viestintään. MEG mittaa aivojen ulkopuolelta heikkoja magneettikenttiä, joita synnyttävät hermosoluviestintään liittyvät sähkövirrat. Näin aivojen toimintaa voidaan seurata millisekunnin tarkkuudella. MEG-mittauksen perusteella voidaan myös paikantaa nämä sähköisen toimminnan keskukset. MEG antaa siis tietoa siitä, milloin ja millä aivoalueella tapahtuu vilkasta hermosoluviestintää, kun koehenkilö tekee jotain tehtävää. Mittauksissa koehenkilö tyypillisesti istuu kypäränmallisen mittauslaitteen alla (katso kuva alla).
Aivosähkökäyrä (EEG, elektroenkefalografia)
EEG on MEG:n vanhempi ja teknisesti yksinkertaisempi sisarmenetelmä. EEG mittaa pään pinnalle sijoitetuilla elektrodeilla jännitemuutoksia, jotka liittyvät aivojen sähköiseen toimintaan. Kuten alla olevassa kuvassa, EEG-mittauksissa käytetään tyypillisesti myssyä, johon elektrodit on kiinnitetty. EEG-tutkimus voidaan tehdä yhtä aikaa MEG:n (kuten yllä olevassa kuvassa) tai magneettikuvauksen (MRI/fMRI) kanssa.
Rakenteellinen (MRI) ja toiminnallinen (fMRI) magneettikuva
Aivojen magneettikuvauksessa käytetään nimensä mukaisesti magneettikenttiä, jotka synnytetään kuvauslaitteella. Magneettikuvauslaite on päistään avoin putkimainen rakenne, jonka sisään koehenkilö liikutetaan tutkimussängyllä kuvausta varten (katso kuva alla). Rakenteellisessa magneettikuvauksessa (MRI) saadaan millimetrin tarkka kuva aivojen rakenteesta (katso alla olevan kuvan oikea yläreuna). Toiminnallisessa magneettikuvauksessa (fMRI) samalla laitteella mitataan aivojen eri osissa tapahtuvia veren happipitoisuuden muutoksia. Tällä aineenvaihduntaan liittyvällä mittauksella havainnoidaan aivojen vilkkaasti toimivia alueita, kun koehenkilö tekee jotain tehtävää.
Navigoitu transkraniaalinen magneettistimulaatio (nTMS)
Aivojen magneettistimulaatiolla aktivoidaan aivojen hermosoluja kallon ulkopuolelta magneettikentän avulla. Pään pinnalle sijoitettavaan stimulaatiokelaan johdetaan sähkövirtaa, mistä syntyvä magneettikenttä vaikuttaa kallon läpi hermosolujen sähkövarauksiin. Stimulaation paikka määritellään anatomisten magneettikuvien avulla (MRI) ja aktivaation muutoksia voidaan mitata aivosähkökäyrällä (EEG). Tuottamalla magneettistimulaatiolla hermoimpulsseja eri alueille aivoissa ja seuraamalla niiden etenemistä voidaan kartoittaa eri aivoalueiden tehtäviä.
Ovatko mittaukset turvallisia?
Kaikki Aivotutkimusyksikössä käytössä olevat kuvantamismenetelmät ovat kivuttomia ja kansainvälisesti hyväksyttyjä tutkimusmenetelmiä eikä niiden ole havaittu tuottavan haittaa tai vaaraa tutkittaville. Tutkimuksissa ei käytetä lääkeaineita, radioaktiivisia aineita tai röntgensäteilyä.
Lisätietoa menetelmistä
Aalto NeuroImaging http://ani.aalto.fi/fi/