Uuden tutkimusmenetelmän taustalla on ajatus siitä, että pikkulapsen päässä liikkuvat miljardien hermosolujen tuottamat aivomyrskyt noudattavat samoja lainalaisuuksia kuin monet muutkin massiiviset luonnonilmiöt, esimerkiksi maanjäristykset, metsäpalot tai lumivyöryt.
Vastasyntyneen pikkukeskosen aivojen kehityksen suurimmat riskit liittyvät ensimmäisiin elinpäiviin, jolloin tehohoidossa etsitään kullekin lapselle omaa hoitotasapainoa.
– Tässä vaiheessa olisi ensiarvoisen tärkeää pystyä seuraamaan lapsen aivojen vointia ja kyetä tunnistamaan ne vauvat, joilla on erityisiä aivoihin liittyviä riskejä, sanoo dosentti Sampsa Vanhatalo. Hän johtaa vauvan aivojen kehitystä tutkivaa ryhmää Helsingin yliopistossa ja HYKS:n lastenklinikassa.
Teho-osastolla hoidettavien pikkukeskosten aivoja on alettu seuraamaan jatkuvalla aivosähkökäyrän (EEG) mittauksella, mutta EEG-monitoroinnin arviointi on osoittautunut vaikeaksi:
– Pikkukeskosen aivotoiminta on luonteeltaan täysin erilaista kuin isommilla lapsilla tai aikuisilla ja siksi nykyisin käytetyt EEG-arvioinnin menetelmät soveltuvat huonosti keskosvauvoille, Vanhatalo toteaa.
Myrskyt kypsyttävät aivoja
Tutkijat ovat havainneet, että pikkukeskosen aivoissa on erityisiä tapahtumia, eräänlaisia aivomyrskyjä, jotka ovat kriittisen tärkeitä vauvan aivojen kypsymiselle.
Yhteistyössä ruotsalaisten ja australialaisten tutkijoiden kanssa Vanhatalo on kehittänyt täysin uudenlaisen menetelmän arvioida näitä aivomyrskyjä vastasyntyneellä pikkukeskosella.
– Tutkimuksemme perustuu poikkeuksellisen monialaiseen kansainväliseen yhteistyöhön; mukana oli eri alojen erikoislääkäreitä, fyysikoita, matemaatikoita ja insinöörejä, Vanhatalo kertoo tiedotteessaan.
Tutkimuksen potilasmateriaali saatiin neonatologian professori Lena Hellström-Westasin keskostutkimuksista Ruotsista. Vanhatalo toi peliin ryhmänsä neurofysiologisen asiantuntemuksen. Lopuksi professori Michael Breakspearin laskennallisen neurotieteen tutkimusryhmässä Australiassa kehitettiin uudenlainen EEG-signaalin analysointimenetelmä.
Luonnonlait pätevät myös aivoissa
Breakspearin tutkimusryhmä lähti jatkokehittämään geologiasta ja perusfysiikan tutkimuksesta tulleita matemaattisia menetelmiä sen jälkeen kun huomattiin, että pikkukeskosen aivomyrskyt ovat yllättävän samankaltaisia kuin ne risahdukset (nk. ”crackling noise”) joita nähdään mikrotasolla magnetisoituneissa metalliatomeissa tai makrotasolla maanjäristyksissä.
Lopulta tutkimusryhmien yhteistyönä saatiin luotua selkeä mittaristo, eräänlainen aivomyrskyjen ilmanpuntari, jonka avulla tietokone voi laskea pikkukeskosen aivojen tilaa jo ensimmäisten elintuntien ajalta.
– Kliinisesti suurin kiinnostus tuli siitä kun havaitsimme, että nuo mittarin tulokset korreloituvat merkittävästi lapsen kognitiiviseen kehitykseen kahden vuoden iässä, Vanhatalo kertoo.
Hänen mukaansa tieteellisesti tämä on jo mullistanut ajatuksen siitä, mitä pikkukeskosen aivojen toiminnasta voi nähdä.
Tällä menetelmällä voidaan ensimmäisen kerran saada objektiivista tietoa niistä aivojen viesteistä, joita vastasyntyneellä pikkukeskosella voi olla kerrottavana häntä hoitaville lääkäreille, Vanhatalo kuvaa.
– Vielä on ennenaikaista ennustaa, miten nyt löydetyt aivomyrskymittarit vaikuttavat kunkin keskosen saamaan hoitoon. Tämä löytömme auttaa tunnistamaan, ketkä lapset tarvitsevat erityishuomiota ja kenen aivot pärjäävät luonnostaan hyvin. Se on välttämätön tieto, joka avaa ovet uusille kohdennetuille hoitotutkimuksille, hän jatkaa.
Tutkimuksessa luotu EEG-mittari on kokoelma kehittyneitä matemaattisia funktioita, jotka oikein yhdistämällä saatiin EEG-signaalia nerokkaasti analysoiva ohjelmapalikka, joka voidaan liittää osaksi nykyistenkin aivomonitorien ohjelmistoa.
Asiaa koskeva tutkimus on julkaistu Brain-lehdessä.
