Kun puhumme vieraita kieliä, äidinkielenään sitä puhuvat todennäköisesti huomaavat välittömästi se, että kyseessä on ulkomaalainen – vaikka kuinka hyvin olisi kielen oppinut.

Syy tähän ovat foneemit, puhutun kielen pienimmät merkityksiä erottavat yksiköt. Suomen kielessä foneemit vastaavat varsin pitkälle kirjaimien äänteitä, mutta monissa kielissä kirjaimet ja niiden ääntäminen poikkeavat kovasti toisistaan mm. vieressä olevien kirjaimien mukaan.

Aalto-yliopiston ja italialaisen Salenton yliopiston tuoreessa tutkimuksessa selviteltiin kielen oppimista aikuisiällä, ja havaittiin, että juuri foneemit ovat yleensä ongelma: kun ensimmäisen vieraan kielen (niin sanottu L2-kieli) äänteitä opetellaan aikuisiällä, ne assimiloituvat äidinkielen (L1-kieli) foneemeihin.

Siis tuloksena on kaikille tuttu asia, missä vierasta kieltä puhutaan ikään kuin automaattisesti äidinkielen kaltaisin ääntein ja vivahtein, vaikka kielioppi sekä monet muut toisen kielen pienet knopit hallittaisiinkin hyvin.

Suomalais-italialainen tutkimusryhmä löysi tälle käyttäytymiseen ja hermostoon perustuvia todisteita, joista kertova artikkeli julkaistiin Frontiers in Human Neuroscience -lehdessä toukokuussa. Tutkimuksessa määritettiin hermostolliset mekanismit, jotka vaikuttavat vieraan kielen äänteiden oppimiseen erityisesti aikuisiällä.

Tutkimuksessa pyydettiin kahta italialaisopiskelijoiden ryhmää, jotka osallistuivat ensimmäisen ja viidennen vuoden englannin kursseille, käyttäytymistä ja elektroenkefalografiaa (EEG) tutkivaan laboratorioon.

"Erottelutaitoja mitattiin käyttämällä ristikkäin kahta menetelmää", kertoo Aalto-yliopiston tutkija, tohtori Elvira Brattico.

"Toisessa käytettiin havaitsemistestejä, joissa opiskelijat kuuntelivat muutamia englanninkielisiä äänteitä ja heidän piti arvioida, miten samanlaisia tai erilaisia ne olivat. Toisessa menetelmässä käytettiin ”elektrodimyssyllä” (64 elektrodia) tehtyjä EEG-tallennuksia esittämällä opiskelijoille samat äänneparit, kun he katsoivat elokuvaa ilman ääntä. EEG-tallennuksia käytettiin erottamaan kuulotapahtumaan liittyvät mahdollisuudet, erityisesti kuuloaivokuoresta peräisin oleva äänen käsittelyyn ja kuvaamiseen tarvittavien hermotapahtumien järjestys."

"Kun kuulemme omaan äidinkieleemme kuuluvia kielellisiä äänteitä, aivot pystyvät selvittämään muutamassa millisekunnissa akustisen signaalin, erottamaan kunkin äänen erityisominaisuudet ja tuottamaan siitä mielikuvan", jatkaa Salenton yliopiston professori Mirko Grimaldi. "Pystymme erottamaan yhden äänen toisesta, kokoamaan ensin tavut, sitten sanat ja niin edelleen."

Tutkimus tukee kokemusperäisesti usein toimivaksi havaittua metodia, missä vierasta kieltä opiskelevat hyötyvät intensiivisestä harjoittelusta joko multimedialaitteilla tai äidinkielenään kieltä puhuvien seurassa ja puhuvat kieltä mahdollisimman monipuolisesti. Äidinkielenään kieltä puhuva opettaja on myös suureksi avuksi, koska hän pystyy havaitsemaan pienet vivahteet ja auttaa esimerkillään ääntämisessä.

Koska yliopisto-opiskelijat ovat tyypillisiä aikuisoppilaita, osoittaa Brattico sanansa suoraan heille: "Tämä tutkimus todistaa neurofysiologisten tietojen avulla, että yliopisto-opiskelijoiden saamien ärsykkeiden määrä ja laatu eivät riitä muodostamaan pitkäaikaisia jälkiä vieraan kielen äänteistä kuuloaivokuoressa."

Siis kaivataan lisää äidinkielenään kieltä puhuvia opettajia sekä suoraa kosketusta opiskeltavan kielen kanssa.

Teksti perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen Tutkimustulos muuttaa käsitystä vieraan kielen oppimisesta aikuisiällä.

Kuva: Flickr / Theen Moy

Tuoreen tutkimuksen mukaan aivoturso pitää nähtävästi musiikin kuuntelusta.

Jyväskylän yliopiston ja Aalto-yliopiston AMI-keskuksen yhteistyönä tehdyn, Suomen Akatemian rahoittaman tutkimuksen mukaan toistuvien musiikillisten fraasien kuuntelu saa aikaan selvää aktivoitumista aivotursossa, eli hippokampuksessa. Koska aivoturson yksi tärkeä tehtävä aivoissa on pitkäkestoisten muistojen luomisessa ja säilyttämisessä, ja koska uusien tutkimustulosten mukaan lyhyt- ja pitkäkestoinen muisti ovat toisistaan riippuvaisia, on musiikin kuuntelulla mahdollisesti muistamista avustava vaikutus.

Professori Petri Toiviaisen johtamaan tutkimusryhmään kuului tutkijoita Jyväskylän monitieteisen musiikintutkimuksen keskuksesta sekä tohtori Elvira Brattico Aalto-yliopistosta. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Cortex-lehdessä, joka on hermojärjestelmän ja käyttäytymisen tutkimukseen painottunut tieteellinen julkaisu.

"Keskisten ohimolohkojen alueen aktiivisuus lisääntyi, kun koehenkilöille soitettiin toistuvia musiikillisia motiiveja", kertoo tohtorikoulutettava Iballa Burunat.

"Keskiset ohimolohkot ovat välttämättömiä pitkäkestoisen muistin toiminnassa. Kuuntelukokeessa havaittiin, että nämä aivoalueet osallistuvat kenties myös musiikkikatkelmien lyhytkestoiseen tunnistamiseen."

Tohtori Bratticon mukaan vastaavaa ei ole aiemmin havaittu musiikin neurotutkimuksessa.

Tutkimuksen tekee uudenlaiseksi se, että kuuntelukoe järjestettiin mahdollisimman luonnollisessa ympäristössä, joka ei ole kovin tyypillistä neurotieteiden koeasetelmille. Koehenkilöiden ainoa tehtävä oli kuunnella tarkkaavaisesti musiikkinäytteenä toiminut argentiinalainen tango alusta loppuun.

"Käyttämämme metodi oli ratkaisevassa osassa ilmiön paljastamisessa", Iballa Burunat selittää. "Tunnistetut alueet voivat olla yhteydessä myös musiikkiin liittyvien pysyvämpien muistijälkien muodostamiseen".

Musiikin tarkkaavainen kuunteleminen kenties juurrutti sävelmän koehenkilöiden pitkäkestoiseen muistiin. Vastaavaa ei ehkä olisi tapahtunut, mikäli koehenkilöt olisi altistettu yksinkertaisemmalle ärsykkeelle kontrolloidummassa koeasetelmassa, kuten tapana yleensä on tutkittaessa musiikin ja muistin välisiä yhteyksiä.

Vaikka luonnollinen koeasetelma saattaa olla riittävä tekijä aktivoimaan aivoturson osallistumista musiikin kuunteluun, saattaa toinen selitys tuloksille piillä musiikin kyvyssä herättää tunteita. Kokeessa käytetty musiikki on Astor Piazzollan säveltämä kunnianosoitus äkillisesti kuolleelle isälleen, joten kappale on hyvin tunteellinen. Burunatin mukaan emotionaalisella latauksella voi myös olla vaikutus muistamiseen, eli pelkkä musiikki sinällään ei selittäisi tuloksia.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että tunnepitoiset tapahtumat muistetaan neutraaleja paremmin. Tuloksilla voi olla merkitystä myös hermorappeumasairauksien, kuten Alzheimerin taudin, tutkimuksen kannalta. Sopiva tunnepitoinen musiikki voisi siis toimia hyvinkin hoitona tai ennaltaehkäisynä.

"Musiikilla voidaan vaikuttaa potilaisiin positiivisesti stimuloimalla heidän aivotursoaan ja sitä kautta koko muistijärjestelmää", pohtii professori Toiviainen.

"Parempi ymmärrys musiikin ja muistin välisestä yhteydestä voi johtaa hyvinkin laajamittaisiin tuloksiin ja auttaa kehittämään uusia hoitomuotoja, joilla kuntoutetaan hermorappeumasairauksista kärsiviä potilaita tai parannetaan heidän elämänlaatuaan."

Artikkeli perustuu Aalto-yliopiston ja Jyväskylän yliopiston yhteiseen tiedotteeseen. Kuva on Flickr-palvelusta.

Julkaisu:

Burunat, I., Alluri, V., Toiviainen, P., Numminen, J., & Brattico, E. (2014). Dynamics of brain activity underlying working memory for music in a naturalistic condition. Cortex. doi:10.1016/j.cortex.2014.04.012

Syömään! -kurssi valottaa ruokakulttuuriin, tuotantoon ja kulutukseen liittyviä kysymyksiä

Aalto-yliopiston Syömään! Ruoka on valmis! -ohjelma kokosi huhtikuussa Teurastamon Kellohalliin ruokaluennoille kymmeniä tiedonnälkäisiä ihmisiä kuulemaan ja keskustelemaan ruokakulttuuriin, ruoan tuotantoon ja ruoan kulutukseen liittyviä puheenvuoroja.

Ohjelma jatkuu tämän viikon aikana opiskelijoille suunnatuilla käytännön työpajoilla Aalto Biofilian laboratoriossa Otaniemessä. Kansainvälisten taiteilijoiden toteuttamissa työpajoissa opetellaan kohutun laboratoriolihan valmistamisperiaatteet ja analysoidaan prosessoitua ruokaa laboratoriomenetelmin.

Ohjelma huipentuu lauantaina 10. toukokuuta ArtMeatFlesh-kokkitapahtumaan Teurastamon Flavour Studiossa. Japanilaisen Iron Chef -tv-shown innoittamassa tapahtumassa kaksi taiteilijoista, MTT:n tutkijasta ja keittiömestareista koottua joukkuetta valmistavat ruokaa ja valaisevat proteiinintuotannon käytäntöjä ja salaisuuksia – sekä spekuloivat lihansyönnin mahdollisilla vaihtoehdoilla lähitulevaisuudessa. Vauhdikas show antaa tilaa ruoan maistelulle ja kuumallekin keskustelulle.

ArtMeatFlesh on ilmainen tapahtuma ja se pidetään englannin kielellä. Tilaa on rajoitetusti, joten yleisöä pyydetään saapumaan paikalle hyvissä ajoin mahtuakseen sisään Flavour Studioon. Tapahtumassa tarjoillaan maistiaisia. Lisätietoja löytyy tapahtuman facebook-sivulta.

Suomen ensimmäinen omatekoinen satelliitti, Aalto-1, oli viime perjantaina historiansa tiukimmassa paikassa, kun sen alijärjestelmille tehtiin säteilytestejä Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa.

Avaruudessa järjestelmät tulevat olemaan jatkuvasti auringon ja kosmisten säteiden aiheuttamassa säteilyssä, joten on tärkeää selvittää niiden toiminta ja kestävyys tässä ympäristössä.  

Jyväskylän kiihdytinlaboratorion RADEF-laitos (RADiation Effects Facility) on eräs parhaimmista paikoista Euroopassa avaruuselektroniikan säteilykeston testaamiseen, koska sen hiukkaskiihdyttimellä (otsikkokuvassa on sen protonitykki) voidaan tuottaa hyvin samanlaisia hiukkasia, joita avaruudessakin on; kyseessä ovat ns. hiukkascocktailit, joilla elektroniikkaa pommitetaan. Lisäksi laitoksessa on hyvät laitteet säteilyn vaikutusten mittaamiseen. Ei ihme, että se on eräs harvoista Euroopan avaruusjärjestön hyväksymistä testauspaikoista.

Aalto-1 -satelliittia tekevä Aalto-yliopiston teekkaritiimi oli ottanut mukaan testeihin satelliittiin tulevan säteilymonitorin, spektrikameran, keskustietokoneen sekä aurinkosensorin ja muita asennonsäätöjärjestelmän osia. Järjestelmiä suihkutettiin suurenergisillä protoneilla ja selvitettiin minkälaisia vaikutuksia tällä on niiden toimintaan.

Säteilymonitori RADMON on peräisin Turun ja Helsingin yliopistoilta ja spektrikamera AaSI:n on tehnyt VTT.

"Kuten odotettavissa oli, järjestelmissä tapahtui mm. muistien korruptoitumista, tehonkulutuksen nousua", kertoo mukana testeissä ollut satelliitintekijä Tuomas Tikka.

"Osa järjestelmistä säteilytettiin rikkoutumiseen asti, jolloin saadun säteilyannoksen määrästä voidaan arvioida toiminta-aika kiertoradalla ja selvittää tarvitaanko kyseiselle järjestelmälle lisää säteilysuojausta. Myös toimintahäiriöihin osataan varautua paremmin jo järjestelmien suunnittelussa, kun häiriöiden todennäköisyydet ja tyypit tunnetaan. Esimerkiksi muisteille voidaan suorittaa virheenkorjausta."

Kantasolut ovat varsin erikoisia soluja, ja niitä on meissä kaikissa. Niitä on kudoksissamme ja elimissä pienissä määrin, ja niistä tekee erityisen se, että voivat muodostaa useita erilaisia solutyyppejä, eli ikään kuin muokkautua erikoistuneiksi soluiksi, kuten vaikkapa hermo- tai sydänlihassoluiksi. Kantasoluja käyttämällä soluvauriot ja niistä johtuvat sairaudet voidaan parantaa paikan päällä, siellä missä soluja on tuhoutunut.

Uudessa Tekesin isossa strategisessa tutkimusavauksessa paneudutaan juuri hermoihin ja sydänsoluihin: Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston ja Helsingin yliopistollisen keskussairaalan yhteishankkeessa tavoitteena saada vaurioituneet elimet korjaamaan itse itsensä. Avuksi tarvitaan lääkkeitä, jotka kohdennetaan esimerkiksi sydämeen tai aivoihin vauhdittamaan kantasolujen erilaistumista tarvittaviksi uusiksi sydän- tai hermosoluiksi.

Kantasoluhoidot ovat eräs nopeimmin kasvavista ja kehittyvistä lääketieteellisen tutkimuksen aloista, koska niillä on saatu aikaan erittäin kiinnostavia hoitotuloksia. Vielä vuosikymmen sitten esimerkiksi halvaantuneiden raajojen saaminen takaisin toimintaan oli lähes ihme, mutta nyt tässä on onnituttu – tosin vasta laboratoriossa.

Kaikkein lupaavimmat tulokset on saatu ns. embryonaalisilla kantasoluilla, eli alkiosta otetuilla kantasoluilla. Niillä on kyky erilaistua miksi tahansa eliön kudostyypiksi. Näiden käyttäminen on kuitenkin vaikeaa, koska alkioiden käyttäminen on hankalaa ja siihen liittyy suuria eettisiä kysymyksiä. Lisäksi solujen jakaantumisen hallitseminen on osoittautunut haastavaksi, koska tuloksena voi olla hoidon sijaan hallitsematonta solukasvua, kuten syöpä. Tällaisia embryonaalisia kantasoluja käyttäviä hoitoja ei ole tehty vielä ihmisille.

Sen sijaan esimerkiksi luuytimissä ja rasvakudoksessa olevat kantasolut ovat suhteellisen helposti käytettävissä ja niillä on tehty hoitoja Suomessakin vuodesta 2006 alkaen.

Myös nyt rahoitetussa hankkeessa käytetään niitä.

"Suurimpia haasteita on selvittää, mitkä ovat ne keskeiset kemikaalit, jotka vaikuttavat solujen erilaistumiseen", sanoo Aalto-yliopiston professori mikroteknologian professori Sami Franssila. "Työssä tarvitaan mikro- ja nanoteknologiaa, sillä yhdessä farmaseuttisen kemian laitoksen kanssa meidän on kehitettävä niin herkkä analyysimenetelmä, että sillä voidaan tutkia erittäin pieniä, jopa vain tuhannen molekyylin, ainemääriä. Herkkyyden lisäksi menetelmältä vaaditaan myös tarkkuutta vastapainoksi soluista otettujen näytteiden luonnolliselle biologiselle vaihtelulle".

Työtä on tehty jo kymmenen vuoden ajan. Mukana yhteistyössä ovat VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteinen mikro- ja nanoteknologian keskus Micronova, Viikissä toimiva Helsingin yliopiston farmaseuttisen kemian osasto ja Helsingin yliopistollinen keskussairaala. Yliopiston tutkijat analysoivat HUS:n tuottamat kantasolut Micronovan ryhmän toimittamien sirujen avulla.

Rautateiden kaapeleiden ja raiteiden, kuparisten kattopellitysten ja muiden ympärillämme olevien metalliesineiden ja -asioiden varastaminen on nykyajan vitsaus – vaikka onneksi Suomessa tämä on vielä vähäistä. Keskisessä Euroopassa esimerkiksi romumetallia kierrättävät yhtiöt eivät suostu enää ostamaan suuria määriä metallia yksityishenkilöiltä, koska tavara on hyvin todennäköisesti varastettua.

Tämä harmillinen ja vaarallinenkin muoti-ilmiö johtuu siitä, että metallin hinta on korkealla. Siksi myös metallien normaaliin kierrätykseen kiinnitetään nykyisin huomiota enemmän: alle kymmeneosa monista metalleista kierrätetään, sillä näiden helposti uusiokäytettävien raaka-aineiden kierrätys ei ole juuri ollut mielessä aikaisemmin. Nyt ajattelutapa on muuttumassa nopeasti.

Tämän uuden ajattelun hengessä YK:n ympäristöohjema UNEP:ille on laadittu eurooppalaisten yliopistojen yhteistyönä raportti Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructure. Mukana sen tekemisessä ovat olleet Aalto-yliopistossa työskentelevät Kari Heiskanen ja Markus Reuter.

Raportissa mainitaan muun muassa, että metallintuotannon osuus maapallon energiankulutuksesta ja hiilidioksidipäästöistä on noin kahdeksan prosenttia. Mikäli metallien kierrätystä tehostettaisiin, saavuttettaisiin suuria säästöjä. Esimerkiksi pelkästää teräksen tehokas uusiokäyttö toisi 37–78 prosentin energiasäästöt. Erityisen hankala tilanne on elektroniikassa, sillä tietokoneissa, kodinkoneissa, kännyköissä ja muissa elektronisissa laitteissa käytettävästä kullasta, hopeasta ja palladiumista vain kymmenisen prosenttia saadaan talteen ja uudelleen käyttöön.

Muutos ajattelussa!

"Perinteisesti on mietitty vain yksittäistä ainetta ja sen kiertoa", sanovat aaltolaiset. "Jos kultaa sisältävä kännykkä eksyy vaikka teräksen mukaan, kaikki kulta menee hukkaan. Yhteen alkuaineeseen tuijottamalla törmäämme siis tiilimuuriin, kuvaa Aalto -yliopiston materiaalitekniikan professori Kari Heiskanen metallinkierrätyksen perusongelmaa."

Yksittäisiin aineisiin keskittymisen sijasta lähtökohdaksi pitäisi ottaa itse tuote ja pohtia, miten mahdollisimman suuri osa sen sisältämistä metalleista voitaisiin käyttää uudelleen. Menneinä vuosikymmeninä tehtävä oli yksinkertaisempi, sillä ruuveilla kootut perusluurit oli helppo purkaa osiin ja lajitella kierrätykseen.

Nykyisin tiiviisti pakatuiden älykännyköiden aikakaudella tilanne on toinen: "kuinka monta ruuvia näet tässä älypuhelimessa? Nolla tietenkin, koska ruuvien kiertäminen vaatii kallista ihmistyövoimaa, kun taas liimaaminen voidaan jättää koneen tehtäväksi."

Nykyaikainen tablettitietokone saattaa sitältää helposti yli 60 alkuainetta. "Sellaisen tehtaan rakentaminen, jolla sen kierrättäminen onnistuu, ei olekaan ihan helppo juttu", Heiskanen jatkaa.