Aivotutkimusta elokuvan avulla

13.09.2018

Kaisu Lankinen, Tekniikan edistämissäätiö

Tutkin väitöskirjassani, mitä aivoissa tapahtuu elokuvan katselemisen aikana. Elokuvat synnyttävät katsojan aivoissa monitasoisia, esimerkiksi aistihavaintoihin, kognitioon tai tunteisiin liittyviä prosesseja, ja siten tarjoavat kiinnostavia mahdollisuuksia aivotoiminnan tutkimiselle. Samalla saamme ymmärrystä siitä, kuinka aivomme toimivat jokapäiväisessä toimintaympäristössämme, jossa kohtaamme monenlaisia ärsykkeitä ja vuorovaikutustilanteita.

Mittasimme koehenkilöiden aivojen toimintaa heidän istuessaan magnetoenkefalografialaitteessa (MEG) ja katsellessa elokuvaa. Magnetoenkefalografialla pystytään mittaamaan aivotoiminnan synnyttämiä magneettikenttiä jopa millisekuntien tarkkuudella, ja siten voidaan tutkia hyvin nopeita muutoksia aivotoiminnassa. Sekä elokuvan synnyttämä aivotoiminta että mitatut signaalit ovat kuitenkin hyvin monimutkaisia, ja kiinnostavan informaation löytäminen suuresta määrästä mittausdataa on haastavaa. Tämän vuoksi väitöskirjassani kehitettiin ja sovellettiin koneoppimiseen perustuvia uudenlaisia lähestymistapoja ja menetelmiä mittausten analysoimiseksi.

Synkroniaa katsojien välillä

Kuinka samalla tavalla eri ihmiset näkevät saman elokuvan? Eräs tutkimukseni keskeisistä kysymyksistä oli selvittää, kuinka samankaltaista eri henkilöiden aivotoiminta oli heidän katselleessaan samaa elokuvaa. Tulokset osoittivat, että tietyt aivojen osat toimivat ajallisesti tarkasti synkroniassa eri koehenkilöillä. Tällaisia aivoalueita olivat mm. varhaiseen näköhavaintojen käsittelyyn, motoriseen toimintaan ja kognitioon liittyvät aivojen osat.

Kosketuksen katsominen näkyy aivoissa

Selvitimme elokuvan avulla myös, mitä aivoissa tapahtuu toisen henkilön tuntoaistimuksia katsellessa. Huomasimme, että koehenkilöiden tuntoaivokuoren toiminta muuttui elokuvan sisällön kanssa samaan tahtiin, kun elokuvan kohtauksissa esiintyi tuntoaistiin liittyviä ilmiöitä. Tällaisissa elokuvakohtauksissa elokuvan päähenkilö esimerkiksi liukui käsiensä varassa pitkin kallionseinämää tai tunnusteli rannalta keräämiään kiviä.

Uusia lähestymistapoja aivotutkimukseen

Tulosten perusteella voidaan sanoa, että elokuvan katsominen synnyttää katsojien välillä tarkasti synkronoitunutta aivotoimintaa, ja että elokuvan sisältö korreloi katsojan aivotoiminnan kanssa tietyillä aivoalueilla. Tutkimuksen myötä saatiin myös uusia analyysimenetelmiä monimutkaisten aivosignaalien analyysiin. Näitä menetelmiä voidaan tulevaisuudessa soveltaa myös muissa koeasetelmissa, esimerkiksi puheen kuuntelemisen aikana kerätyn mittausdatan analyysissä.

Kaisu Lankisen väitöskirja ”Dynamics of brain activity during movie viewing (Aivokuoren dynamiikka elokuvan katselun aikana)” tehtiin Aalto yliopistossa, Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksella, ja tarkastettiin tammikuussa 2018. Hän sai Tekniikan edistämissäätiöltä apurahaa jatko-opintoihin ja väitöskirjan viimeistelyyn vuonna 2017. Tällä hetkellä kirjoittaja työskentelee post doc -tutkijana Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä.

Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-7807-6

Uusimmat artikkelit

Tekniikan edistämissäätiö vastaanotti ennätykselliset 1033 hakemusta

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 16.2.2026

Tekniikan edistämissäätiö vastaanotti ennätykselliset 1033 hakemusta   Tänä vuonna Tekniikan edistämissäätiön apurahahaussa vastaanotimme ennätykselliset 1033 hakemusta. Hakuaika päättyi torstaina 12. helmikuuta. Yhteensä rahoitusta haettiin 13 815 619 eurolla. Jatko-opiskelijoiden kokovuosi- ja osavuosiapurahahakemuksia vastaanotettiin 444, jatko-opiskelijoiden kannustusapurahahakemuksia 568 ja perustutkinto-opiskelijoiden apurahahakemuksia 21. Hakemusten määrä on korkein koskaan säätiön historiassa. Vuonna 2025 Tekniikan edistämissäätiö vastaanotti päähaussaan 705…

Jorma Kyyrä haluaa palkita kullanarvoisia opettajia

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 21.1.2026

Jorma Kyyrä haluaa palkita kullanarvoisia opettajia   Kuva: Jaakko Kahilaniemi Jorma Kyyrä on sähkötekniikan tohtori, tehoelektroniikan professori ja Aalto-yliopiston sähkötekniikan ja automaation laitoksen johtaja. Hän on työskennellyt myös tutkijana Zürichin ETH-korkeakoulussa. Hänen mukaansa suomalaista tekniikan alan tutkimusta ja opetusta pitää tukea, jotta insinööriosaaminen on myös tulevaisuudessa vientituotteemme. Millaista näkemystä taustasi tuo Tekniikan edistämissäätiön hallitukseen? Akateemisessa…

Kristiina Kruus panostaa rohkeaan tutkimukseen

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 22.12.2025

Kristiina Kruus panostaa rohkeaan tutkimukseen   Kuva: Mikko Raskinen Kristiina Kruus on Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulun dekaani, jolla on pitkä historia teollisen biotekniikan tutkijana. Hän on työskennellyt kansainvälisissä yrityksissä ja tutkimusprofessorina VTT:llä. Hänestä tieteen rohkeus ja vaikuttavuus ovat ensiarvoisen tärkeitä epävakaina aikoina. Kuka olet? Olen tekniikan tohtori ja pitkän linjan tutkija, jolla on pitkä kokemus…