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

Mikrometallien myötämisen monimutkaisuudet

Kirjoittajalta Marianna / 15.10.2020

Mikrometallien myötämisen monimutkaisuudet 15.10.2020/Teksti: Henri Salmenjoki Kaikki tietävät, miten käy, kun jääkylmää jäätelöä yrittää kaivaa paketista heiveröisellä lusikalla: jäätelö jää pakettiin ja lusikka vääntyy. Tämä niin sanottu materiaalin myötäminen (eli merkittävä peruuttamatton muodonmuutos) on tutkmukseni lähtökohtana, mutta materiaalien ollessa mikrometrien kokoluokassa olevia metalleja. Tällöin myötämisessä tärkeässä roolissa ovat purskeet ja dislokaatiot – niistä seuraavassa. Myötäminen … Jatka artikkeliin Mikrometallien myötämisen monimutkaisuudet

Suorituskykymittarien kehitys kondensaattorieristeiden tuotekehitykseen

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 9.10.2019

Suorituskykymittarien kehitys kondensaattorieristeiden tuotekehitykseen 9.10.2019/Text: Mikael Ritamäki Kevyempää tehoelektroniikkaa paremmilla muoveilla Muovikondensaattoreita käytetään esimerkiksi tehoelektroniikassa, jota käytetään uusiutuvan sähköenergian siirtoon vaikkapa merituulivoimapuistoista kulutuskeskuksiin. Nykyisellä tekniikalla toteutetut muovikondensaattorit ovat luotettavia mutta varsin isoja ja painavia: parempia sähköeristemateriaaleja kehitetään, jotta kondensaattoreita käyttävistä laitteista saataisiin pienempiä ja kevyempiä. Varsinkin sähköverkkosovelluksissa muovikondensaattoreita vaaditaan pitkää, kymmenien vuosien käyttöikää, joten uusia … Jatka artikkeliin Suorituskykymittarien kehitys kondensaattorieristeiden tuotekehitykseen

Bio-based thin-film structures to tackle the growing menace of plastics

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 30.9.2019

Bio-based thin-film structures to tackle the growing menace of plastics 30.9.2019 / text: Aayush Jaiswal The world is turning into a global village and consequently, food products from around the world are becoming ubiquitous in the store where you buy your grocery every week. Have you ever wondered what keeps these products fresh and delicious? … Jatka artikkeliin Bio-based thin-film structures to tackle the growing menace of plastics