Takaisin

Voimakkaat ääniärsykkeet vaikuttavat liikeaivokuoren toimintaan

Väitös kliinisen neurofysiologian alalta

Väittelijä: LL Olli Löfberg

Aika ja Paikka: 21.09.2019 klo 12, Medistudia MS301, Kuopion kampus

Lääketieteen lisensiaatti Olli Löfbergin väitöstutkimus osoittaa, että ihmisen liikeaivokuoren ärtyvyyteen voidaan vaikuttaa voimakkailla ääniärsykkeillä. Lisäksi hän osoitti liikeaivokuoren toistuvan aktivoinnin transkraniaalisella magneettistimulaatiolla (TMS) johtavan mitattujen lihasvasteiden heikkenemiseen eli habituaatioon. Tämä habituaatio muistuttaa selkeästi keskushermoston habituaatiota ulkoisille aistiärsykkeille. Nämä löydökset muokkaavat käsitystämme hermoverkkojen muovautuvuudesta. 

Yllättävien ja voimakkaiden aistiärsykkeiden tiedetään aiheuttavan keskushermostossa laaja-alaista aktiivisuuden lisääntymistä. Tämä reaktio saa alkunsa aivorungosta ja nousevien hermoratojen kautta aiheuttaa hetkellisen aivojen syvien rakenteiden aktivoitumisen ja välittäjäaineiden vapautumisen aivokuorella. Aistiärsykkeiden toistuessa tapahtuu lähes päinvastainen: habituaatio on keskushermoston ilmiö, jossa vasteet ulkoiselle ärsykkeelle vaimenevat ärsykkeen toistuessa. Se on keskeinen tekijä vireystilan, oppimisen ja muistin säätelyssä. Neurofysiologisesti mitattavissa oleva heikentynyt habituaatiokyky on yhdistetty moniin keskushermoston sairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin ja autismikirjon häiriöihin.

Tutkimuksen tavoitteena oli osoittaa yllättävien ja voimakkaiden ääniärsykkeiden mahdolliset vaikutukset liikeaivokuoren toimintaan. Koska ääniärsykkeiden aiheuttamat herätevasteet syntyvät useista ärsykkeitä käsittelevistä mekanismeista aivokuorella, on mahdollista, että ärsykkeen aiheuttamat laaja-alaiset prosessit aivoissa vaikuttavat myös liikeaivokuoren toimintaan joko ärtyvyyttä lisäämällä tai heikentämällä. Tutkimuksen hypoteesina oli, että voimakkaat ääniärsykkeet muokkaavat liikeaivokuoren ärtyvyyttä, ja ääniärsykkeiden toistuminen heikentää tätä vaikutusta.

Alustavissa mittauksissa todettiin TMS:n aiheuttamien lihasvasteiden heikkeneminen TMS:n toistuessa, joten tutkimus laajennettiin osoittamaan habituaatio liikeaivokuoren toiminnassa. Tutkimuksessa käytettiin transkraniaalista magneettistimulaatiota liikeaivokuoren suoraan aktivointiin samalla, kun vasteet mitattiin elektroenkefalografialla (EEG) ja elektromyografialla (EMG). Tuloksia verrattiin kuuloaistimuksen habituaatioon, joka mitattiin samoilta koehenkilöiltä.

Tutkimuksessa havaittiin TMS:n aiheuttamien lihasvasteiden ja EEG-vasteiden heikentyminen ärsykkeiden toistuessa. Todettu habituaatio muistutti ääniärsykkeisiin liittyvää habituaatiota. Tämä yhteneväisyys viittaa habituaation aiemmin tunnettua tärkeämpään rooliin keskushermoston toiminnassa.

Ensimmäisten tulosten jälkeen tutkimusta laajennettiin tutkimalla samalla asetelmalla potilaita, jotka sairastavat perinnöllistä suomalaiseen tautiperimään kuuluvaa Unverrict-Lundborg (EPM1) epilepsiaa. Tutkimuksessa EPM1-potilailla havaittiin merkittävästi heikompi habituaatio verrattuna terveisiin koehenkilöihin. Mitattujen lihasvasteiden habituaation heikentyminen oli aikuisilla EPM1-potilailla merkittävästi selkeämpi kuin teini-ikäisillä, mikä viittaa habituaatiomekanismin asteittaiseen heikentymiseen sairauden edetessä.

Yllättävien ja voimakkaiden äänien todettiin merkittävästi voimistavan TMS:n aiheuttamia lihasvasteita, kun TMS ajoitettiin ääniärsykkeen aiheuttaman, niin sanotun N100-herätevasteen syntymiseen. Tämä vaikutus ei ollut enää todettavissa, jos ääniärsykkeen ja TMS:n välistä aikaa pidennettiin tästä 20 prosenttia. Tämä viittaisi ilmiön olevan hyvin lyhytkestoinen ja sidoksissa samoihin mekanismeihin, jotka aiheuttavat N100-herätevasteen syntymisen..

Lääketieteen lisensiaatti Olli Löfbergin väitöskirja The effects of auditory evoked arousal and habituation on motor cortex excitability tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Alexander Rotenberg, Harvard Medical School, ja kustoksena professori Petro Julkunen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuus on englanninkielinen.

Olli Löfberg on syntynyt Riihimäellä vuonna 1990 ja kirjoittanut ylioppilaaksi vuonna 2009 Riihimäen lukiosta. Hän on valmistunut lääketieteen lisensiaatiksi Itä-Suomen yliopistosta vuonna 2015.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa            

https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/17683?encoding=UTF-8