Miten toimittajan aivot toimivat? Sopuleiksikin kutsutun ammattiryhmän edustaja kutsuttiin toiminnalliseen magneettikuvaukseen, jotta asiasta saataisiin kiihkottoman tieteellistä tietoa.


TEKSTI:Päivi Parhi-Riikola

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Miten toimittajan aivot toimivat? Sopuleiksikin kutsutun ammattiryhmän
edustaja kutsuttiin toiminnalliseen magneettikuvaukseen, jotta asiasta
saataisiin kiihkottoman tieteellistä tietoa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä 8/2003


 





Nobelin arvoista kuvaa rakenteesta ja toiminnasta


 


Ensi viikolla, 10. joulukuuta, magneettikuvauksen kehittämisestä jaetaan lääketieteen ja fysiologian Nobelin palkinto. Sen saa kaksi tekniikan uran-uurtajaa: yhdysvaltalainen kemisti Paul Lauterbur ja brittiläinen fyysikko Peter Mansfield. Heidän havaintojensa ansiosta MRI:stä (Magnetic Resonance Imaging) kehittyi tehokas kuvaus-menetelmä muun muassa aivotutkimukseen.

Tavallisella magneettikuvauksella selvitetään aivojen rakennetta. Kun tutkitaan aivokuoren toi-mintaa, puhutaan funktionaalisesta eli toimin-nallisesta magneettikuvauksesta fMRI:stä. Tutkit-tava suorittaa erilaisia tehtäviä tai ottaa vastaan ärsykkeitä, joiden avulla paikannetaan eri toimintoihin erikoistuneita aivokuoren alueita. Ai-voista otetaan magneettikuvia useasta eri poikkileikkaustasosta 1-3 sekunnin välein. Näistä leikekuvista saadaan "elokuva" aivojen toimin-nasta.

Kuvauksessa hyödynnetään veren happi-pitoisuuden vaihtelua. Valtimo- ja laskimoveren hemoglobiinimolekyyleillä on erilaiset magneettiset ominaisuudet, koska valtimoissa molekyylit ovat hapettuneita, laskimoissa taas luovuttaneet hap-pensa. Aktivoituvalla aivoalueella verenkierto vilkastuu, ja sinne virtaa hapekasta verta. Tämä muutos näkyy fMRI-elokuvassa.

Keskeisten aivoalueiden, kuten liikeaivokuoren, kuulokuoren, näkökuoren ja puheen tuottamiseen osallistuvien alueiden, paikantaminen on jo arkea neurokirurgiassa, esimerkiksi suunniteltaessa kasvainleikkausta.

Minna MäkirantaJyrki RuohonenVesa Kiviniemi

Mäkiranta ja Ruohonen johdattavat minut valvontahuoneeseen, jonka ohjauspöytä herättää mielessäni - aamutorkuksissa kun olen - scifimäisiä mielikuvia. Valvontahuoneen ikkunasta näkee magneettihuoneeseen, joka on vuorattu yhtenäisellä maadoitetulla kupariverkolla. Verkko suojaa laitteistoa radiotaajuushäiriöiltä.

Magneettihuonetta hallitsee putkimainen, halkaisijaltaan 60-senttinen kuvauslaite, jossa minun on määrä maata noin 40 minuuttia. Tänä aikana saan seitsemän erilaista tehtävää, joista jokainen kestää kaksi minuuttia.

Mäkiranta kertoo, että kuvauslaitteessa pääni ympärille asetetaan kela, jonka avulla magneettiresonanssisignaali havaitaan. Korviini saan kuulokkeet, joista kuulen kuvauksen aikana annettavat ohjeet ja tehtävät. Kuulokkeet myös suojaavat voimakkailta ääniltä, joita kuvauslaitteen gradienttikelat aiheuttavat.

Riisutaan metallit

Ensiksi minun on kuitenkin riisuttava pukukopissa yltäni metallia sisältävät esineet, rintaliivit mukaan lukien. Jalkoihin vedän vaaleansiniset kangashousut, jotka edustavat ajatonta sairaalamuotia.

- Magneettihuoneessa kenttä on 30 000 kertaa Maan magneettikenttää voimakkaampi, joten magneettiset


metalliesineet on syytä pitää etäällä kuvauslaitteesta, Ruohonen selittää varotoimen merkitystä.

Magneettikentän takia sydäntahdistinpotilaita ei voi kuvata ollenkaan. Jopa tatuointien ja meikkiaineiden sisältämät metallioksidit saattavat aiheuttaa magneettikuviin vääristymiä. Kuvauksen aikana nopeasti muuttuva magneettikenttä voi myös kuumentaa metallioksidipitoisen ihon.

Ohi kulkeva radiologi neuvoo ottamaan luottokortit pois taskusta, etteivät magneettinauhat turmellu. Varsin vaatimatonta elämää viettävän vapaatoimittajan ei onneksi tarvitse huolehtia moisesta.

Pää paikoilleen

  tyynyn.

Ennen poistumistaan Mäkiranta neuvoo minua asettamaan myös hartiat ja kädet mukavaan asentoon, jotta pystyn olemaan kuvauksien aikana paikoillani. Ylimääräinen liike heikentää kuvien laatua.

Ruohonen asettaa kelan pääni ympärille, varmistaa että kaikki on kunnossa ja siirtää liikkuvaa kuvauspöytää siten, että pääni tulee keskelle kuvauslaitteen valaistua putkea. Vaikka putki on kapea ja pääni tiiviisti topattu joka puolelta, yläpuolellani on aika paljon tilaa. Kun vielä silmieni yläpuolella on peili, josta näen valvontahuoneen ystävälliset fyysikot, ahtaan paikan kammosta ei ole tietoakaan.

Sanat hakusessa

Kuvauksen alkaessa pärinä ja piipitys on sen verran äänekästä, ettei putkessa ainakaan yllätä nukahtamisen vaara.

Ensimmäinen tehtävä on lokoisa: kuuntelen tarinaa joutsenten kevätmuutosta. "Joutsenten kevätmuutto on vaikuttava näky", maalailee leppoisa pohjoispohjalaisen oloinen miesääni. Kuunnelma lähetetään neljänä 15 sekunnin katkelmana, joiden välillä on 15 sekunnin tauot.

Sitten pitää jo vähän vaivata kuvattavaa ruumiinosaa. Nauhalta luetellaan viiden sekunnin välein yhteensä kolme kirjainta, joilla alkavia sanoja minun tulee keksiä mielessäni. Tässä toimittajan pitäisi olla hyvä. Sanatehtävän jälkeen minun on lueteltava mielessäni numeroita 15 sekunnin ajan. Sama toistetaan neljä kertaa.

Sanojen keksiminen ei näin aamutuimaan sujukaan aivan ongelmitta. Kun pitäisi keksiä Ö:llä ja P:llä alkavia sanoja, mieleeni tulvii omituisia Oulun murteen sanoja ja muutamia voimasanoja, jotka häiritsevät keskittymistäni. Onneksi kuvaustekniikka ei ole niin kehittynyttä, että sillä voisi lukea ajatuksia.

Juttua putkessa

Kolmanneksi minun käsketään liikutella sormiani ja samalla kuvitella, että olen kirjoittamassa juttua magneettikuvauksesta. Kuulostaa ehkä helpolta, mutta kun makaa selällään silmät kiinni piipittävässä tunnelissa eikä saa liikuttaa lainkaan hartioita eikä käsivarsia, haastavuus lisääntyy. Millä kohdalla T-kirjain onkaan tietokoneen näppäimistössä, G:stä puhumattakaan?

Seuraavaksi minun on tehtävä sama pelkästään mielessäni. Tässä testissä kirjainten järjestys alkaakin jo hahmottua.

Kirjoitustehtävän jälkeen pitää heilutella varpaita, ensin oikeasti ja sitten mielessä. Perushermostuneelta toimittajalta tämä sujuu leikiten.

Viimeiseksi pääsen elokuviin. Katselen silmieni yläpuolella olevan peilin kautta valkokankaalla pyörivää shakkikuviota. Sitä näytetään 15 sekunnin jaksoissa, ja minun on koko ajan tuijotettava hypnoottisen kuvion keskipistettä.




Yhä tärkeämpi hoitotyössä


 


Toiminnallista magneettikuvausta on tutkittu viime vuosina vilkkaasti. Oululainen aivotutkija Minna Mäkiranta arvioi, että fMRI:stä on julkaistu pelkästään parin viime vuoden aikana tuhansia tutkimuksia. Mukaan mahtuu myös kuriositeetteja, joilla ei juuri ole merkitystä ihmisten hyvinvoinnin kannalta.

- Oulun yliopistollisen sairaalan magneettiyksikkö keskittyy kliiniseen työhön jo rajallisten resurs-sienkin takia. Neurokirurgit ovat huomanneet fMRI-kuvauksen hyödyllisyyden erityisesti aivoleik-kauksia suunniteltaessa, Mäkiranta kertoo.

Toiminnallisen magneettikuvauksen kliinisiä sovel-luksia on vielä melko vähän. Aivokasvainpotilaiden lisäksi fMRI:n avulla on kuitenkin mahdollista tutkia myös aivohalvausta, epilepsiaa, skitsofreniaa, suonien epämuodostumia ja nukutuksen syvyyttä.

Nopeutuu ja halpenee

Kuvauslaitteisto on toistaiseksi kallis ja kuvaus hitaampi kuin esimerkiksi tietokonetomografia. Kuvaus kuitenkin nopeutuu koko ajan, ja hintakin laskee tekniikan kehittymisen ja kilpailun myötä.

Magneettikuvauksessa pehmytkudosten erottelu ja säteilyturvallisuus ovat vertaansa vailla. Apulais-fyysikko Jyrki Ruohonen ennustaakin, että kuvausten määrä moninkertaistuu lähitulevaisuu-dessa.

- Tietokonetomografiassa ja tavallisessa röntgen-kuvauksessa käytetään runsasenergiaista ioni-soivaa säteilyä. Sen sijaan magneettikuvaus perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin, jossa kuvan tuottamiseen tarvittava säteily on pieni-energiaisempaa kuin kännyköiden radiotaajuus-säteily. Se ei myöskään ole ionisoivaa, joten magneettikuvaus ei aiheuta kudoksiin säteily-rasitusta. Silti säteilyturvallisuutta tutkitaan var-muuden vuoksi koko ajan, Ruohonen kertoo.


Tutkimuksen hyväksi

  aivotoiminnan ymmärtämiseksi että hoitotyössä, esimerkiksi suunniteltaessa kasvaimen leikkausreittiä.

Minun aivoistani otetut kuvat tallennetaan analysoinnin jälkeen digitaaliseen arkistoon, jota käytetään apuna tutkimustyössä. Tutkimusmateriaalia kertyykin kiitettävästi, sillä fMRI:ssä jokaisen kaksi minuuttia kestävän kuvasarjan aikana aivoista otetaan kuudesta eri poikittaisleikkeestä yhteensä 510 magneettikuvaa.

Tulkitaan tarkasti

Saan kunnian seurata, kun aivokuviani analysoidaan. Jyrki Ruohonen etsii kuvista tilastollisella testillä kuva-alkioita, joissa signaalin voimakkuus on muuttunut saamieni ärsykkeiden takia. Ärsykkeet aktivoivat joitakin aivojen alueita, mutta toimintaa voi näkyä aivojen muissakin osissa - niitä kun ei voi "sammuttaa" tutkimuksen ajaksi. Mäkiranta ja Ruohonen tähdentävätkin, että aktivaatioalueiden tulkinnassa on oltava kriittinen.

Ensimmäiset tulokset ovat huojentavia. Joutsen-kuunnelman aikana kartoitettu kuuloalueeni näkyy oikeassa paikassa kummankin aivopuoliskon ohimolohkossa. Radiologi Vesa Kiviniemi kuvailee kuuloaluettani "kauniiksi ja vahvasti aktivoituvan oloiseksi".

Yhtä lämmittävä on arvio shakkikuvion avulla tutkitusta näköaivokuorestani: se näkyy selkeästi takaraivolohkon takaosassa.

Ymmärrys pientä?

Tietyillä kirjaimilla alkavien sanojen keksimistä ja numeroiden luettelemista kutsutaan hienommin Wada-testiksi. Siinä tutkitaan kahta puhealuetta: puheen ja kirjoituksen ymmärtämisessä tärkeää Wernicken aluetta sekä puheen tuottamista säätelevää Brocan aluetta.

  hallitseva. Nykyisin testi hoituu magneettikuvauksessa kahdessa minuutissa, ilman valtimon puhkaisua ja riskialtista katetrointia.

Kuvat kertovat, että niin kuulo- kuin puhealueideni toiminta painottuu jonkin verran oikeaan aivopuoliskoon. Wada-kuvissa Brocan alueeni erottuu hyvin, mutta Wernicken alue näkyy melko pienenä.

Kiviniemi huomauttaa pilke silmäkulmassa Wernicken olevan sikäli tärkeämpi, että ilman ajattelua puhuminen on melko turhaa. Ehkä vaatimaton Wernicken alue ei kuitenkaan haittaa toimittajaa, jonka työnkuvaan kuuluu esittää tyhmiä kysymyksiä?

  Pelkästään aktivoituvan aivoalueen koon perusteella ei voi tehdä päätelmiä kuvattavan älyllisistä kyvyistä. Lisäksi aktivoituvat alueet pienenevät iän myötä, eli tieto ikään kuin tiivistyy, Kiviniemi lohduttaa jo lähes kolmikymppistä toimittajaa.

Kirjoittaa aivoillaankin

Sormia ja varpaita liikuteltaessa kartoitettiin liikeaivokuorta. Sormien liikkeestä otettu kuvasarja kohentaa ammatillista itsevarmuuttani. Kirjoitustehtävä on saanut aivoissani aikaan melkoisen myrskyn.

- Käden liikekuori aktivoituu aivan poikkeuksellisen laajasti, samoin liikkeitä ohjaavat alueet ja ajatteluun liittyvät assosiatiiviset alueet, Kiviniemi kehuu.

  fMRI voi olla tarpeen, kun potilas ei esimerkiksi aivohalvauksen takia pysty lainkaan liikuttamaan sormiaan tai varpaitaan.

Helpolta tuntunut varpaiden liikuttaminen näkyy kuvissa heikosti, joskin aivan oikeassa paikassa otsalohkon takaosassa. Kuviteltu varpaiden liikuttelu näkyy puolestaan liikesuunnittelualueella otsalohkon etuosassa.

Kiviniemi huomauttaa, että ihmisellä käsien liikkeistä vastaava aivokuori on selvästi kookkaampi kuin jalkoja ohjaava. - Koetapa kirjoittaa varpailla tai edes tarttua niillä johonkin!

Päivi Parhi-Riikola on oululainen toimittaja, filosofian maisteri ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.




Sisältö jatkuu mainoksen alla