fMRI

Aidon ”Jäämiehen” salaisuus löytyy aivoista

Ke, 03/07/2018 - 08:21 By Markus Hotakainen

Etenkin suomalaisille on tuttu toinenkin Jäämies, mutta tässä tapauksessa ”Iceman” on hollantilainen seikkailija Wim Hof. Hän on saanut lempinimensä kyvystään selviytyä ennätyksellisen pitkiä aikoja alhaisissa lämpötiloissa.

Hof on esimerkiksi juossut maratonin Lapissa pelkissä shortseissa noin 20 asteen pakkasessa. Reilun 42 kilometrin taittamiseen kului aikaa lähes viisi ja puoli tuntia.

Omien sanojensa mukaan Hof pärjää paukkupakkasessa itse kehittelemällään metodilla, johon liittyy hengitysharjoituksia ja meditaatiota. Nyt tutkijat ovat päässeet tutkimaan tarkemmin kylmänkestävyyden syitä: ne löytyvät aivoista.

Waynen valtionyliopiston tutkijat Otto Muzik ja Vaibhav Diwadkar tarkkailivat kolmen päivän ajan Hofin aivoja toiminnallisella magneettikuvauksella ja hänen kehoaan positroniemissiotomografian avulla.

Tutkimuksen aikana Hofilla oli yllään erikoisvalmisteinen puku, jonka sisällä lämpötilaa voitiin säädellä jääkylmällä vedellä. Kun Hofin elimistöstä saatuja tuloksia verrattiin "tavallisiin" ihmisiin, erot olivat paitsi selviä myös hätkähdyttäviä.

Kehittämänsä metodin avulla Hof sai ihonsa lämpötilan pysymään lähes vakiona jäähdytyksestä huolimatta. PET-kuvaus paljasti syyksi sympaattisen hermoston toiminnassa tapahtuneet muutokset ja glukoosin kulutuksen kasvun kylkivälilihaksissa. Seurauksena on lämmön vapautuminen keuhkokudoksiin ja veren lämpiäminen keuhkojen hiussuonissa.

"Tahdonalainen ihon ja siten myös kehon lämpötilan säätely jopa hyvin kylmissä oloissa on epätavallista ja selittää todennäköisesti hänen vastustuskykynsä kylmyydelle", Muzik arvioi.

Aikaisempien tutkimusten perusteella oletuksena oli, että kylmyys aktivoisi Jäämiehen aivosaaren eli insulan etuosan, jossa sijaitsee ruumiinlämmön säätelykeskus. Yllättäen merkittävämpiä muutoksia näkyikin aivonesteviemärin läheisyydessä sijaitsevassa keskiaivojen harmaassa aivoaineessa (periaqueductal gray matter).

Tälle aivojen alueelle sijoittuu kivunhallinta, joka tapahtuu opioidien ja kannabinoidien avulla. Tutkijoiden otaksuma on, että Hof kykenee saamaan aikaan keskiaivoissa kivunlievitystä edistävän reaktion, joka vapauttaa mainittuja aineita. Ne paitsi lievittäisivät kipua aiheuttaisivat myös hyvänolontunnetta, mielialan kohenemista ja rauhoittumista.

Tutkijoiden mukaan Hofin metodin soveltaminen saattaa saada aikaan muutoksia autonomisissa aivotoiminnoissa. Jos se pitää paikkansa, siitä voisi olla apua esimerkiksi immuunijärjestelmään liittyvien sairauksien ja psykiatristen tilojen hoitamisessa.

"Ei ole mitenkään outoa ajatella, että tietynlaisella harjoituksella voisimme muokata fysiologiaamme. Tutkimuksemme tavoitteena on selvittää näiden muutosten taustalla olevat mekanismit objektiivisen ja tieteellisen analyysin keinoin, ja arvioida niiden merkitys lääketieteen kannalta", Muzik selostaa.

Jäämiehen poikkeuksellisesta aivotoiminnasta kerrottiin Waynen valtionyliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu NeuroImage-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Wayne State University School of Medicine

Aivojen arkistot avautuvat

To, 06/11/2015 - 11:05 By Markus Hotakainen

Carnegie Mellon -yliopiston tutkijat ovat onnistuneet ensimmäisen kerran tarkkaan määrittämään, mihin aivojen alueisiin ja miten uusi tieto tallentuu. Erityyppiset tiedot arkistoituvat aivojen eri osiin, mutta ne ovat samat kaikille. 

Tutkimuksessa tarkkailtiin 16 koehenkilön aivoja toiminnallisella magneettikuvauksella (fMRI, functional magnetic resonance imaging), kun heille opetettiin uusia asioita kahdeksasta sukupuuttoon kuolleesta eläimestä.

Kutakin eläintä koskevat tiedot niiden käyttämästä ravinnosta ja asuinpaikoista tallentuivat aivojen "syömis-" (kuvan vihreät alueet) ja "asumis"-alueille (siniset ja punaiset). Ne aktivoituivat sen mukaan, kummasta asiasta uutta tietoa oli tarjolla. 

Jokainen eläin sai aivoissa lisäksi oman "tunnisteensa". Sen perusteella pystyttiin myöhemmin tunnistamaan, mitä eläintä koehenkilöt kulloinkin ajattelivat. Eläimillä, joilla oli samanlaisia ominaisuuksia esimerkiksi ravinnon suhteen, saivat kuitenkin samankaltaiset tunnisteet. Ne eivät siis ole sattumanvaraisia muistilappuja, vaan sisältävät jo itsessään informaatiota tallentuneesta tiedosta.

Tutkimuksessa paljastui myös, että eläimen ominaisuuksia koskevat "tallenteet" säilyivät aivoissa ennallaan, vaikka koehenkilöille kerrottiin myös muista eläinten piirteistä. "Aina kun opimme jotain, aivomme muuttuvat peruuttamattomasti systemaattisella tavalla", toteaa tutkimusta johtanut Andrew Bauer.

Kaukaisena käytännön sovelluksena tutkijat näkevät mahdollisuuden tarkastella myös paljon monimutkaisempien käsitteiden ja asioiden tallentumista aivoihin. Siten voidaan huomata, jos osa informaatiosta tallentuu "väärin" eli sitä ei ymmärretä. Silloin opetusmenetelmiä on mahdollista kehittää paremmiksi ja tehokkaammiksi.

Uusi tutkimus antaa tietoa paitsi asioiden tallentumisesta aivoihin, myös niiden unohtamisesta. Esimerkiksi Alzheimerin tauti aiheuttaa aivoissa muutoksia, jotka saattavat olla käänteisiä nyt havaitulle oppimisprosessille: vähitellen yhä useammat asiat katoavat aivojen arkistosta.

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-sivustolla ja se julkaistiin Human Brain Mapping -tiedelehdessä (maksullinen) 2. kesäkuuta.

Kuva: Carnegie Mellon University