Aivotutkimusmenetelmat

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Aivotutkimusmenetelmilla on jo pitkat perinteet, mutta vasta viime vuosituhannen loppupuolen voimakas kuvantamistekniikan kehitys on siirtanyt tutkimuksen aivan uudelle tasolle. Siita huolimatta tutkimustekniikan spatiaalinen ja temporaalinen tarkkuus on edelleen ongelma. Tata ongelmaa on alettu kuluvan vuosituhannen alkaessa ratkomaan myos massiivisten aivosimulaatiotekniikoiden kehityksella. Aikaisemmin tietoa aivoista saatiin vain elainkokeiden ja aivovauriotapausten tutkimuksella. 1970- ja 1980-lukujen taitteesta lahtien avuksi saatiin magneettikuvaus - ja aivosahkokayramittaukset . Sittemmin avuksi saatiin myos positroniemissiotomografia (PET), yksifotoniemissiotomografia (SPECT), tietokonekerroskuvaus eli TT-kuvaus, tietokonetomografia tai CT-kuvaus (CAT, TT, CT), magneettikuvaus (Magnetic Resonance Imaging, MRI) ja toiminnallinen magneettikuvaus (Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI).

Aivokuvausmenetelmat jaetaan anatomiseen kuvaukseen ja toiminnalliseen kuvaukseen. Anatominen kuvaus antaa tietoa aivojen rakenteesta, ja toiminnallinen kuvaus nayttaa, miten aivot toimivat.

Kognitiivinen neurotiede syntyi kognitiivisten toimintojen ja toiminnallisen magneettikuvauksen samanaikaisten tutkimusten hyodyntamisesta, mika mahdollisti kognitiivisten ja neurologisten toimintojen korrelaatioiden tutkimisen.

Aivotutkimuksen virstanpylvaita: [1]

  • 2800 eaa: Trepanaatio eli kallonporaus on ollut kaytossa.
  • 1700 eaa: Imhotep-niminen laakari on tiettavasti kayttanyt papyruksessa sanaa aivo.
  • 450 eaa: Alkmaion Krotonlainen totesi etta aistit ja ajatukset asuvat aivoissa eika sydamessa.
  • 335 eaa: Aristoteles oli sita mielta, etta aivojen tehtava oli jaahdyttaa verta.
  • 300 eaa: Kreikkalainen laakari Herofilos totesi, etta aivot hallitsevat hermostoa.
  • 170 Galenos havaitsi elavilla ihmisilla tekemissaan kokeissa, etta ihminen voi halvaantua tai menna tunnottomaksi, kun aivoista painetaan.
  • 900 Al-Razi , persialainen laakari, kuvasi oppikirjassaan seitseman aivohermoa ja kaikki 31 selkaydinhermoa.
  • 1504 Leonardo da Vinci totesi, etta nesteen tayttamat aivokammiot suojelevat keskushermostoa.
  • 1586 Arcangelo Piccolommini kuvasi ensimmaisen kerran aivokuoren harmaan aineen ja niiden sisalla olevan valkean aineen.
  • 1811 Julien Jean Cesar Lecallois totesi kaniineilla tekemillaan kokeilla hengityskeskuksen sijaitsevan aivorungossa aivosillan alueella.
  • 1823 Jean Pierre Flourens havaitsi, etta aivokuoren etuosa ohjaa tahtoa ja arvostelukykya ja pikkuaivot koordinoivat liikkeita.
  • 1861 Paul Pierre Broca todisti, etta aivojen kielikeskus sijaitsee vasemmassa etuotsalohkossa, tekemalla ruumiinavauksen puhekyvyn heikentamalle aivovammapotilaalle.
  • 1903 Ivan Pavlov keksi ehdolliset refleksit tekemillaan koirakokeilla.
  • 1921 Otto Loewi keksi, etta hermosolujen valisissa synapseissa informaatiota kuljettivat kemialliset aineet.
  • 1932 Elektroenkelografia , EEG keksittiin.
  • 1943 Warren McCulloch ja Walter Pitts esittivat ensimmaisina teorian aivojen hermoverkostoista.
  • 1957 Brenda Milner ja William Scoville esittivat, etta episodinen muisti ja taitomuisti ovat kaksi eri asiaa.
  • 1972 Godfrey Housfield ja Allan Cormack keksivat yhdessa tietokonetomografia eli viipalerontgenkuvalaitteiston.
  • 1975 Aivojen aktiivisuutta luettiin PET-laitteistolla.
  • 1981 Erwin Neher ja Bert Sakmann kehittivat hermosolujen ionivirtaa mittaavan yksittaissolumittaustekniikan.
  • 1991 Seiji Ogawa ja Kenneth Kwong kehittivat aivojen hapenkulutukseen perustuvan MRI-mittaustekniikan.
  • 1997 Deep Blue -supertietokone voitti Gari Kasparovin shakissa.
  • 1998 Phil Kennedyn aivohalvauspotilaan aivoihin kiinnittamien elektrodien avulla potilas pystyi ohjaamaan tietokoneen hiiriosoitinta.
  • 2008 Viljellyt elavat aivosolut ohjasivat testirobottia esteiden ohi.
  • 2014 Halvaantunut mies liikutti aivoihin sijoitetun istutteen ja tietokoneen ohjaaman kasituen avulla kattaan.
  • 2014 Hiiren aivojen 71 miljoonasta solusta tehtiin virtuaalinen 3D-malli.
  • 2015 Blue Brain -hankkeessa testataan rotan aivojen virtuaalimallia. Hanke valmistelee myos ihmisaivojen simulaatiomallin kehittamista.

Kansainvalisia tutkimushankkeita

[ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]
  • Human Brain Project on vuonna 2013 kaynnistynyt Genevesta johdettu kansainvalinen tutkimushanke, jonka tavoitteena on luoda ihmisaivojen digitaalinen kopio ennen vuotta 2023. Digitaalisissa aivoissa impulssien pitaisi kulkea tasmalleen samalla tavoin kuin oikeissa aivoissa. Hankkeen ensimmainen tavoite on tutkia ihmisaivot niin hyvin, etta ymmarretaan, miten aivojen osat toimivat ja millainen niiden rakenne on. [2]
  • BRAIN Initiative on yhdysvaltalainen hanke, jossa on vuodesta 2013 kehitetty tekniikoita, joilla saadaan aivoista dynaamista kuvaa.
  • Blue Brain Project on vuodesta 2005 kehittanyt hermosolujen ja aivojen verkostojen biologisesti todenmukaisia malleja Blue Gene -tietokoneella
  • The Human Connectome -projekti julkaisi vuonna 2017 aivokuoren rakenteesta ja hermoyhteyksista kartan, joka on tehty magneettikuvaamalla viiden vuoden aikana 1 200 koehenkilon aivot (yhdysvaltalainen).
  • Brain Activity Map (BAM) -projekti (yhdysvaltalainen)
  • Brainnetome Atlas -projekti (kiinalainen)
  • China Brain Project (kiinalainen)
  • Brain/MINDS (japanilainen)

Muita kuvantamistekniikoita

[ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Aiheesta muualla

[ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]
  1. Hanne-Luise Danielsen (paatoimittaja): Auvojen salat selviavat pian, sivut 62 - 67. Explore - Uskomattomat aivot , 2017. Bonnier.
  2. Markram Henry: Digitaaliset aivot rakentuvat pala palalta. Explore Uskomattomat aivot , 2017. Bonnier Publications International As.
Tama tieteeseen liittyva artikkeli on tynka . Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.