Älyvaatteilla käsiksi vauvojen aivotoimintaan

Älyvaatteilla käsiksi vauvojen aivotoimintaan

Imeväisen aivorytmit -tutkimushankkeessa kehitetään muun muassa vastasyntyneen aivosähkökäyrän mittaushattua. Suomessa lasten aivotutkimuksessa ollaan monella saralla edelläkävijöitä, mutta kehittyvistä aivoista tiedetään vielä hämmentävän vähän. Sampsa Vanhatalon vetämä tutkimusklusteri koostuu eri alojen parhaista osaajista – mukana on niin insinöörejä kuin lastenneurologeja.

– Kehittyvät aivot ovat pohja ihmisen elinikäiselle aivoterveydelle. Tiedämme kuitenkin vielä hämmästyttävän vähän aivojen toiminnasta. Erityisesti kehittyvien aivojen tutkimusta pitäisi lisätä, Suomen johtaviin lastenneurologeihin kuuluva Leena Haataja sanoo ja muistuttaa, ettei kenellekään ole luvassa uusia aivoja aikuisena – lapsuus määrittää paljolti sitä, miten päämme voi, kun astumme aikuisuuteen.

Haataja toimii johtavana tutkijana Baba Centerissä – Lastensairaalan yhteydessä toimivassa tutkimuskeskuksessa, joka selvittää vauvojen aivotoiminnan kehitystä. Aiemmin hän on ollut kehittämässä Suomessa muun muassa neurologisista ongelmista kärsivien lasten tutkimus- ja hoitoprosessin yhtenäistämistä ja ennustearviointimenetelmiä.

Haataja on mukava Aivosäätiön osittain rahoittamassa Imeväisen aivorytmit -hankkeessa, jonka vetäjänä toimii neurofysiologian professori ja Baba Centerin johtaja Sampsa Vanhatalo.

Hankkeen tavoitteena on kehittää kolme eri älyvaatetta – vastasyntyneen aivosähkökäyrän mittaushattu, uni- ja hengitysrytmin seurantaan sopivat liikehousut ja CP-vamman varhaisarvioon soveltuva älypotkupuku – joilla pystytään seuraamaan aivojen sähköistä toimintaa ja erilaisia aivojen kehittymiseen liittyviä signaaleja.

– Aivojen kehitys toimii dominoefektinä. Edellinen vaihe on välttämätön seuraavalle, ja jos yksi vaihe menee pieleen, se vaikuttaa paljon ja pitkälle jatkovaiheisiin, tutkimushankkeen vetäjä Sampsa Vanhatalo sanoo.

Tekoälystä apua aivojen analysointiin

Vastasyntyneen neurologinen tutkimus on edelleen pitkälti käsityötä ja havainnointia: muun muassa lihasvoimien, refleksien ja jäntevyyden tutkimista sekä vuorovaikutuksen ja reagoinnin tarkkailemista. Vastasyntynyt ei luonnollisesti pysty kertomaan omista tuntemuksistaan, mikä tuo diagnosointiin omat haasteensa. Myös vauvan vireystilalla on iso merkitys.

Toisin sanoen, pienen vauvan neurologisessa tutkimuksessa ilmenevien poikkeavien löydösten merkityksen ennustaminen on aina haastavaa.

– Tämä on käsityötä, jossa tutkimuksen tarkkuus ja tulkinta riippuu paljon kokemuksesta, Haataja toteaa.

– Käytettävissä olevan tutkimustiedon perusteella esimerkiksi CP-vamman kuntoutus pitäisi aloittaa jo ennen viiden kuukauden ikää, jotta saavutettaisiin paras mahdollinen vaikutus lapsen liikuntakyvyn suhteen. CP-vamman varhainen diagnostiikka lapsen ensikuukausina on kuitenkin vaativaa.  Objektiivinen mittausmenetelmä, kuten nyt kehitteillä oleva lihasten aktiivisuutta mittaava potkupuku, voisi antaa lääkärille sellaista lisätietoa, mitä ei käsin tai silmämääräisesti näe.

Aivosähkökäyriä puolestaan mitataan pääosin vain tehohoidossa olevilta lapsilta, ja sielläkin mittareiden vähäinen käyttö tuo omat ongelmansa: vauvan EEG-monitorointi vaatii osaamista, kokemusta ja säännöllisyyttä.

– Keskimäärin teho-osaston hoitaja tekee vain yksittäisiä EEG-virityksiä vuodessa. Se on liian vähän. EEG-monitorointia on vaikea opettaa kaikille, varsinkin kun henkilökunnan vaihtuvuus on suurta, Vanhatalo sanoo.

Lisäksi sähkökäyrän analyysin tekeminen on hidasta ja lääkäriltä asiantuntemusta vaativaa työtä.

Imeväisen aivorytmit -hankkeen kehityskohteena oleva kertakäyttöinen EEG-myssy toisi apua paitsi säännönmukaisempaan mittaukseen myös signaalianalyysiin. Myssyn lisäksi on tarkoitus kehittää koneoppimiseen ja keinoälyyn pohjautuva tietokoneohjelma, joka tuottaa itsenäisesti arvioita aivosähkökäyrästä – esimerkiksi siinä näkyvistä epilepsiakohtauksista ja keskosen aivojen kypsyydestä.

Automaatioon, suureen datamäärään ja tekoälyyn perustuvalla tietokoneanalyysillä saadaan esiin asioita, joita ei näe perinteisillä havainnointimenetelmillä.

Vanhatalon johtama ryhmä on jo kehittänyt tietokoneohjelman, joka on tuottanut keskoslasten aivoista suhteellisen tarkkoja kypsyysarviointeja.

Aivotutkimus vaatii verkostoitumista ja ei-kaupallista rahoitusta

Suomessa lasten aivotutkimus on kansainvälisesti korkealla tasolla. Monessa länsimaassa ei Vanhatalon mukaan ole yliopistosairaaloissakaan aina välttämättä yhtään lääkäriä, joka osaisi tehdä vauvan EEG-mittauksia.

Myös Vanhatalon johtama tutkimusklusteri on maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen: siihen kuuluu alojensa parhaita osaajia – neurofysiologeja, lastenlääkäreitä, neuropsykologeja, matemaatikkoja, fyysikoita ja lastenneurologeja. Vanhatalon mukaan aivotutkimuksen alalla tarvitaankin erityisesti monitahoista verkostoitumista.

– Maailmalla on tietoa mittaamisesta, mutta se ei kohtaa lääkäreitä, Vanhatalo sanoo.

Hän huomauttaa, että myös liian pitkä tutkimussykli vaikeuttaa aivotutkimusta ja hoitojen kehittämistä.

– Meidän on vaikea kehittää hoitomuotoja, jos tutkimussykli on pitkä ja aivojen kehitystä arvioidaan vasta kahden tai neljän vuoden iässä. Siksi tarvitaan varhaisia aivotoiminnan mittareita, funktionaalisia biomarkkereita, Vanhatalo sanoo.

Aivotutkimukseen tarvitaan myös lisää julkisen puolen ja erilaisten säätiöiden rahoitusta.

– Suurimmat yksittäiset vaikutukset lasten aivojen kehitykseen eivät tule lääkkeillä, vaan ympäristöstä ja hoivaamisesta, erityisesti äidin ja lapsen vuorovaikutuksesta, Vanhatalo sanoo.

– Tällaisten asioiden tutkimiseen tarvitaan ei-kaupallista rahoitusta.

Imeväisen aivosähkökäyrät -tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa Tieteellä terveyteen -ohjelmaa. Myös Aivosäätiö rahoittaa tutkimusta. Lisää ohjelmasta ja sen muista hankkeista voit lukea tästä. http://www.aka.fi/TERVA

Takaisin