Nousevat tutkimusalueet

Epävarmuuksien mallinnuksen menetelmät ja sovellukset

Moderni huipputason tieteellinen tutkimus ja uusien teknologioiden kehitys pyrkii hyödyntämään yhä kasvavissa määrin laskennallisen tieteen tekniikoita sekä mitatun tiedon analysoinnissa että erilaisten ilmiöiden tutkimuksessa tietokonesimulaatioiden avulla perinteisten koejärjestelyjen sijaan. Laskennallisen tieteen menetelmien hyödyntämisen esteenä uusiin, yhä monimutkaisempiin sovelluskohteisiin pidetään yleensä ongelmien matemaattisiin malleihin liittyviä epävarmuuksia ja pelkistyksiä, joiden mallintamista ja hallitsemista on yleisesti pidetty erittäin hankalana, tai jopa mahdottomana.

Tutkimusalueen keskeisenä teemana on kehittää matemaattis-tilastolliseen mallintamiseen perustuvia laskennallisia menetelmiä sekä mittausaineistojen analysoinnissa että tietokonesimulaatioissa käytettävien matemaattisten mallien epävarmuuksien hallintaan.

Tutkimusalueen keskeiset sovelluskohteet liittyvät lääketieteelliseen kuvantamiseen, fotoniikan sovelluksiin, luonnonvarojen kestävään hallintaan (metsien kaukokartoitus, vesivarantojen kartoitus, teollisuuden jätevesin kontrollointi) ja ilmastonmuutoksen tutkimukseen (mallien ennusteiden tarkkuuden parantaminen). Tutkimusalue toimii yhteistyössä useiden UEFin tutkimusalueiden ja inversio-ongelmien huippuyksikön kanssa.

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: Professori Marko Vauhkonen, professori Ville Kolehmainen ja professori Jari Kaipio

Akvaattinen tutkimus muuttuvassa maailmassa

Ihmistoiminnan vesiympäristölle aiheuttamien ongelmien ymmärtäminen ja ratkaiseminen ovat keskeisiä haasteita. Monet ympäristöongelmat kulminoituvat veteen ja vesieliöstöön. Vesiympäristöjen biologinen tila ja puhtaiden vesivarantojen riittävyys ovat vaarantuneet mm. kaivostoiminnan, teollisuuden ja yhdyskuntakuormituksen myötä. Kestävä ja kokonaisvaltainen vesiekosysteemien ylläpito teollisessa ympäristössä vaatii materiaalitieteen, ympäristötieteen, ja akvaattisen biologian korkeatasoista soveltamista ja kokonaisvaltaista kehittämistä. Konkreettisia monitieteellisiä yhteishankkeita tarvitaan, koska kaivannaisteollisuudesta ja muusta ihmistoiminnasta vesiin kulkeutuvat päästöt (mm. sulfaatti, kadmium, uraani, kemikaalit, jne.) vaikuttavat suoraan ja välillisesti vesieliöstöön ja tätä kautta ihmisten hyvinvointiin. Kun puhdistusmenetelmiä kehitetään, on optimaalista samassa yhteydessä ymmärtää esimerkiksi, kuinka paljon vedestä kulloinkin tarkasteltavia kuormittavia aineita täytyy puhdistaa ja millä menetelmällä operoidaan, jotta vesieliöiden biologia ei häiriinny kriittisesti, tai millä menetelmällä vaikutukset vesieliöiden biologiaan ovat hyväksyttävissä rajoissa.

Tutkimusalue keskittyy vesiympäristön biologiaan, veteen liittyviin turvallisuusaspekteihin ja niihin kohdistuvien vaikutusten kokonaisvaltaiseen ymmärtämiseen sekä teknologioiden kehittämiseen kyseisten ongelmien ratkaisemiseksi. Painopiste tutkimusalueella on kaivannaisteollisuuden vaikutuksissa; punaisena lankana vesiympäristöön kohdistuva muutos, jonka toisessa päässä on teollisuus ja sen päästöjen hallinta ja toisessa päässä vesistöt.

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: Professori Vesa-Pekka Lehto ja professori Raine Kortet

Hoidon ja palvelujen vaikuttavuus sosiaali- ja terveydenhuollossa

Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekuntien yhteinen Hoidon ja palvelujen vaikuttavuus sosiaali- ja terveydenhuollossa -tutkimusalue paneutuu yksilö-, ryhmä-, organisaatio- ja yhteiskuntatasojen vaikuttavuuden teoreettisiin, käsitteellisiin ja metodologisiin kysymyksiin sekä näiden empiirisiin sovelluksiin. Hoidon ja palveluiden vaikuttavuuden – siis potilaalle tai asiakkaalle koituvan terveys- ja hyvinvointihyödyn - tulisi olla sosiaali- ja terveydenhuollon tuloksellisuuden ensisijainen mittari. Sosiaali- ja terveydenhuollon järjestelmiin kerätään paljon rakenteellista tietoa (mm. rekisterit), mutta sen kytkentä eri hoito- ja palveluprosesseihin sekä uusiin toimintamalleihin on riittämätöntä, jotta sitä voitaisiin käyttää hyväksi vaikuttavuuden arvioinnissa, toimintojen suunnittelussa ja resurssien kohdentamisessa. Tämän aineiston tehokas hyödyntäminen on yksi tutkimusalueen päätavoitteista. Tutkimusalueella onkin monitieteistä erityisosaamista aineistojen hyödyntämiseen sekä validointi- ja menetelmäkehitystyöhön. 

Konkreettisia esimerkkejä ovat lääkkeiden, toimenpiteiden, palvelujen ja toimintamallien vaikuttavuus- ja kustannusvaikuttavuusanalyysit,  rekisteri- ja asiakas/potilasdokumentaation hyödyntäminen sekä mittareiden ja menetelmien kehitys ja validointi. Tutkimusalueella toteutuu tiederajoja ylittävä yhteistyö (esim. lääketiede, farmasia, hoitotiede, sosiaali- ja terveystaloustiede, sosiaalityö, sosiaali- ja terveydenhuollon tietohallinto, tietojärjestelmätiede).

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: professori Marja Vaarama ja professori Sirpa Hartikainen

Täsmälääketeknologiat, painopisteenä silmätaudit

Täsmälääketeknologiaa käytetään lääkkeen saattoon vaikutuskohteisiin ja vaikutuksen kohdentamiseen haluttuun kudokseen.  Alalla on tärkeä rooli lääkekehityksessä erityisesti, kun parannetaan biolääkkeiden toimivuutta ja kun lääkitään vaikeasti saavutettavia kohteita kuten silmän takaosa, aivot ja kasvaimet.

Tutkimme lääkkeen saattoon liittyviä prosesseja ja täsmälääkkeisiin soveltuvia materiaaleja ja rakenteita. Painopisteenämme on silmälääketutkimus: tutkimme tautien mekanismeja ja etsimme lääkekohteita, selvitämme lääkkeen kuljetuksen prosesseja sekä kehitämme uusia lääkeaineita ja lääkkeen saattomenetelmiä. Monitieteinen tutkimusala hyödyntää farmasian, lääketieteen, materiaalitieteen, kemian ja matemaattisen mallituksen menetelmiä.

Tutkimusalueen merkitys kasvaa, koska täsmälääketeknologioiden tarve kasvaa samaa tahtia biolääkkeiden yleistyessä. Silmätaudit ja niistä johtuva näkövammaisuus yleistyvät väestön ikääntymisen myötä globaalisti, joten uusia lääkkeitä ja silmälääkkeiden antoteknologioita tarvitaan.

Teemme vilkasta yhteistyötä yliopistojen, sairaaloiden, lääketeollisuuden ja viranomaisten kanssa. Tutkimusrahoitusta saamme mm. Euroopan Unionista, Yhdysvaltojen lääkeviranomaisilta (FDA), lääketeollisuudesta ja Suomen Akatemiasta. Alan tutkijat työllistyvät tutkimuslaitoksiin, lääketeollisuuteen, sairaaloihin ja avoterveydenhuoltoon, apteekkeihin ja lääkeviranomaisten palvelukseen.

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: Professori Arto Urtti ja professori Kai Kaarniranta

Terveystieteellinen bioinformatiikka

Terveystieteellinen bioinformatiikka yhdistää tietojenkäsittelyä, tilastotiedettä ja informaatioteknologiaa ihmisen terveyteen liittyvien tutkimushaasteiden ratkaisemiseen. Nykyaikainen biolääketieteellinen tutkimus tuottaa valtavia määriä tutkimusdataa, jonka hyödyntämisessä bioinformatiikka on avainasemassa. Bioinformatiikan menetelmiä voidaan käyttää erityisesti yksilöllistetyn terveyden tutkimuksessa, hyödyntäen laajoja genomitietoaineistoja.

Bioinformatiikka on kriittinen osa nykyaikaista terveystieteen tutkimusta ja tulevaisuudessa sen merkitys tulee kasvamaan kiihtyvällä vauhdilla. Itä-Suomen yliopistossa terveystieteellisen bioinformatiikan tutkimuksessa hyödynnetään yliopiston ja Kuopion yliopistollisen sairaalan hallinnoimia kliinisiä tutkimusaineistoja, laajoja väestöaineistoja sekä geenien säätelyn, ml. epigenetiikan, huippuosaamista. Käytettävinä menetelminä ovat nykyaikaiset data-analytiikan, tiedonhallinnan ja ohjelmistokehityksen menetelmät. Tutkimuksen tavoitteena on tuottaa löydöksiä, joilla voidaan vaikuttaa myönteisesti ihmisten terveyteen, sairauksien aikaisempaan ennakointiin, tarkentaa taudinmäärityksiä ja hoitoja, sekä kehittää uusia bioinformatiikan tutkimusmenetelmiä ja -työkaluja.

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: Professori Mikko Hiltunen ja professori Jorma Palvimo, Biolääketieteen yksikkö

Hyvinvoinnin murtumat

Hyvinvoinnin murtumat tutkimusalue keskittyy suomalaisten hyvinvointiin liittyviin kysymyksiin ja jakautuu kahteen tutkimukselliseen päälinjaan: hyvinvoinnin vajeiden ja hyvinvointi-innovaatioiden tutkimukseen. Tutkimusalueeseen on kiinnittynyt tutkijoita kolmesta tiedekunnasta: Yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunnan eri laitoksilta (yhteiskuntatieteiden, sosiaali- ja terveysjohtamisen, kauppatieteiden ja oikeustieteiden laitos) sekä Filosofisesta tiedekunnasta ja Terveystieteiden tiedekunnasta.

Tutkimusalueen tutkimuksellisia päälinjoja leikkaavat neljä erillistä tutkimuskokonaisuutta. Huono-osaisuus ja hyvinvointivajeet (Disadvantages and deficits)-kokonaisuus keskittyy eriarvoisuuden, köyhyyden, ja huono-osaisuuden tutkimukseen. Sosiaali- ja terveyspalvelujen dynamiikka (Dynamics in Social and Healthcare Systems)-kokonaisuudessa tehdään monitieteellistä sosiaali- ja terveyspalvelujen tutkimusta. Yksinäisyys ja koetun elämänlaadun ongelmat (Isolation, Loneliness and Subjective Ill-being) -kokonaisuudessa tarkastellaan yksinäisyyden, masentuneisuuden, yksilön käyttäytymisen ja palvelurakenteiden välistä dynamiikkaa. Sosiaalinen kansalaisuus murroksessa (Social Citizenship in Transformation)-kokonaisuus taas keskittyy sosiaali- ja terveyspalvelujen asiakkaan asemaan. 

Tutkimusalue ei pelkästään paikanna hyvinvointiin liittyviä haasteita nyky-yhteiskunnissa vaan tarjoaa myös työkaluja näihin haasteisiin vastaamiseksi.

Tutkimusalueen johtajat/yhdyshenkilöt: Professori Juho Saari