Kuohunnan vuodet viimeistelevät aivot aikuisuuteen. Kuva: Shutterstock
Kuohunnan vuodet viimeistelevät aivot aikuisuuteen. Kuva: Shutterstock

Nuorten ailahtelevien tunteiden ja äkkiväärän käytöksen taustalla jyräävät aivot. Tilannetaju tilttaa, kun hermosolut ottavat vauhtia aikuisuuteen.

En ymmärrä, mikä siihen oikein on mennyt, huokailee moni murrosikäisen äiti ja isä. Tutusta kullannupusta on äkkiä kuoriutunut oikkupussi, jonka kanssa jutteleminen saa ovet ja desibelit paukkumaan.

Teini ei tuiski syyttään. Aivokuvauksissa on paljastunut, että murrosiän kuohuja nostattavat hormonien lisäksi kasvuspurtin ryöpyttämät aivot. Ne järjestyvät monin tavoin uudelleen, jotta ne pystyvät vastaamaan aikuisuuden vaatimuksiin.

Myllerryksen mittavuus tyrmäsi tutkijat, jotka olivat uskoneet, että aivot rakentuvat lopulliseen kuosiinsa jo lapsuusvuosina. 

Hermoverkko kasvaa ja kuihtuu 

Teiniaivojen virityksessä aivokuoren hermosolumassa, harmaa aine, paksunee samaan tapaan kuin elämän ensi kuukausina. Neurotutkija Jay Giedd Yhdysvaltain mielenterveyslaitoksesta on magneettikuvauksissaan havainnut, että tyttöjen pääkuoren alla piilee harmaata ainetta eniten 11- ja poikien 12,5-vuotiaana.

– Tuolloin hermosoluilla on eniten haarakkeita ja yhteyksiä toisiinsa. Tämän jälkeen ne alkavat harventua, kertoo arvostetuimpiin aivojen kehityksen asiantuntijoihin lukeutuva Giedd sähköpostihaastattelussa.

Harmaa aine on siis taikinaa, josta aikuisaivot leivotaan. Tarpeellisiksi osoittautuvat, ahkerasti käytettävät hermoradat saavat pintaansa rasvaisen myeliinitupen, joka lisää hermosignaalien vauhdin jopa satakertaiseksi. Turhat, töittä jäävät linkit kuihtuvat puolestaan pois. Teinivuosina niitä katoaa prosentin vuositahtia, 30 000 joka sekunti.

Kuulostaa pahalta, mutta ei ole sitä. Ylimääräisestä roinasta luopuminen helpottaa ja nopeuttaa kulkua niin aivoissa kuin ullakolla. 

Otsalohkot ylikierroksilla

Jouheampi tiedonsiirto mahdollistaa sen, että aivot pystyvät suorittamaan tehtäviä monen alueen yhteistyönä. Tämä vähentää erityisesti otsalohkojen kuormitusta. Otsalohkot ovat aivojen lennonjohto: niitä tarvitaan, kun ihminen arvioi, mistä kulloinkin on kysymys ja miten tilanteisiin pitäisi reagoida.

Teinin aivoissa töiden delegointi on kuitenkin vasta idullaan, ja hänen otsalohkonsa joutuvat ponnistelemaan.

– Helpohkoa testaustehtävää työstävän nuoren otsalohkot toimivat yhtä vilkkaasti kuin aikuisen, joka ratkoo paljon vaikeampaa kysymystä, toteaa neurotieteen dosentti Beatriz Luna Pittsburghin yliopistosta sähköpostissaan.

Koska lennonjohtotorni on vielä rakenteilla, impulssien hillintä ja käyttäytymisen kontrollointi takeltelevat.

– Tämän takia nuoret ovat aikuisia ailahtelevampia. Äärirajoillaan toimiva järjestelmä on altis virheille, Luna huomauttaa.

Tunteiden tulkinta hidastuu

Kehittyvissä aivoissa synapsien suhina on niin intensiivistä, että jotkin taidot jopa taantuvat tilapäisesti. Näin käy esimerkiksi kyvylle tunnistaa tunteita, osoittavat Kalifornian San Diegon yliopiston psykologian professorin Robert McGivernin johtamat tutkimukset.

McGivern ja hänen kollegansa näyttivät 10–22-vuotiaille testattavilleen kasvojen kuvia tai sanoja ja pyysivät heitä kuvailemaan, mikä tunne kulloinkin oli kyseessä. Kävi ilmi, että tunteiden hahmottaminen hidastui 11-vuotiaana jopa viidenneksen. Tämän jälkeen se vauhdittui vuosi vuodelta, mutta entiseen malliin tunnistus kävi vasta 18-vuotiailta.

Viitteitä nuorten tunnetaitojen ontumisesta on saanut myös neuropsykologian dosentti Abigail Baird Dartmouth Collegessa New Hampshiren Hanoverissa. Hänen tutkimustensa mukaan nuoret muun muassa sotkevat pelästyneitä ilmeitä vihaisiin tai kärsimättömiin. 

Ei siis ihme, jos vanhempien huolenpito koodittuu kyttäämiseksi ja keskusteluyritys komenteluksi. Murrosikäinen yksinkertaisesti tulkitsee emotionaalisia ja sosiaalisia tilanteita kehnommin kuin muut.

Riskitkin treenaavat aivoja

Murrosikäiseltä tuntuu olevan hukassa myös motivaatio – mutta riskinotto on huimaa. Koulutunneilla on vaikea pysyä hereillä, mutta kosteat bailut tai kilpa-ajo kutsuvat kummasti. Yhdysvaltain kansanterveyslaitoksessa työskentelevä James Bjork uskoo nyt saaneensa vihiä, miksi.

Bjork on kuvannut aivotoimintaa, kun nuoret ja aikuiset pelasivat rahapeliä, jossa piti tavoitella voittoja tai vältellä tappioita. Pelitapahtumat osoittivat, että voitot houkuttelivat niin nuoria kuin aikuisia. Aivokuvat kertoivat kuitenkin omaa tarinaansa: mielihyväalueilla jylläävän dopamiinivälitteisen palkitsemisjärjestelmän ydinalueet toimivat nuorilla huomattavasti laiskemmin kuin aikuisilla.

– Laiska toiminta kertoo, että alue on vasta kehittymässä ja vaatii siksi hyvin voimakkaita ärsykkeitä aktivoituakseen, Bjork tulkitsee.

Tässä on siis selitys siihen, miksi nuoret nauttivat riskitilanteista. Kun aikuisilla jo pelkkä palkinnon ajatteleminen aiheuttaa mielihyvää tuottavan dopamiinin hyökymisen aivoissa, nuorten järjestelmä vasta kouliintuu mittaamaan turvallista tyydytystä.

Riskinottoa lisää vielä se, että nuoret ovat surkeita puntaroimaan tekojensa seurauksia. Varovaisuus on vaikeaa, koska murrosikäisen impulsiivisilla otsalohkoilla on hankala miettiä, mitä voi tapahtua.

Beatriz Luna uskoo, että riskien etsiminen on jopa olennaista aivojen kehitykselle.

– Murrosikä on viimeinen mahdollisuus muokata aivoja ennen kuin ne valmistuvat, joten on ehkä syytäkin altistaa ne moneen. Näin aivoista saadaan paras irti.

Urakka valmistuu verkkaan

Milloin aivot sitten ovat täysi-ikäiset? – Myöhemmin kuin yleensä luullaan, tuumaa Jay Giedd. 

Giedd on kollegoineen kuvannut eri-ikäisten ihmisten aivoja vuodesta 1991. Osa koehenkilöistä on käynyt tutkittavana kahden vuoden välein viisivuotiaasta lähtien. 

Tulokset paljastavat, että aivoalueet aikuistuvat eri tahtiin. Ensimmäisinä maaliin pääsevät kehityshistoriallisesti vanhimmat alueet, kun taas nuoret rakenteet, kuten otsalohkot, kypsyvät viimeisten joukossa. Aivokuoren muutokset jatkuvat ainakin 20 vuoden ikään – sen ikäisiä ovat nyt Gieddin pisimpään seuraamat nuoret.

Giedd arvelee, että rakennustyö tyrehtyy vasta 25-vuotiailla. Tätä tukee myös Abigail Bairdin tuore yliopisto-opiskelijoilla tehty vertailututkimus. 18- ja 25-vuotiaiden aivoista paljastui vielä merkittäviä anatomisia eroja.

Näyttää siis siltä, että aikuistuminen vie vähintään neljännesvuosisadan. Hyvä uutinen, jos olet nuori. Jämähtämiseen on vielä aikaa.

Kirsi Heikkinen on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2006

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.