Professori Matias Palvan ja tutkimusjohtaja Satu Palvan tutkimusryhmät Helsingin yliopiston neurotieteen tutkimuskeskuksessa ja Aalto yliopistossa ovat yhteistyössä Glasgowin ja Genovan yliopiston kanssa tutkineet hermosoluverkkojen toimintaa ja niiden välistä vuorovaikutusta. Niitä havainnoidaan aivoaalloista, joita voidaan tutkia muun muassa aivojen EEG-mittauksilla. Ryhmän tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedejulkaisussa.
Aivoaallot ovat olennainen osa ihmisen aivojen toimintaa. Ne säätelevät hermosoluverkkojen välistä viestintää ja aivojen tietojenkäsittelyä rytmittämällä hermosolukkojen toimintaa ja tahdistamalla eri aivoalueita. Eri aivoalueiden toiminnan samantahtisuus eli synkronia mahdollistaa niiden välisen kommunikaation. Tämä on yksi perusedellytyksiä ihmisen kognitiiviselle toimintakyvylle.
Yli 100 hertsin eli korkeataajuisten aivoaaltojen tiedetään kertovan pienten hermosolupopulaatioiden aktiivisuudesta aivoissa. Niitä on kuitenkin tähän asti pidetty ainoastaan aivojen paikallisena ilmiönä. Eurooppalaisen tutkimushankkeen nyt julkaistut tulokset osoittavat, että myös korkeataajuuksisten aivoaaltojen tahdistusvaikutus ulottuu useisiin aivoalueisiin.
– Kyseessä on tärkeä löydös, joka paljastaa, että aivoalueiden välinen kommunikaatio ei tapahdu vain hitaiden aivoaaltojen välityksellä vaan myös korkeataajuiset aallot ovat osa aivoalueiden vuorovaikutuksen palapelissä, jota ei ole aiemmin ymmärretty, Matias Palva selittää.
Tutkijat havaitsivat, että korkean taajuuden aivoaaltojen tahdistuminen tapahtui hermosolujoukkojen välillä samankaltaisen aivorakenteen puitteissa, mutta yksilöllisillä taajuuskaistoilla. Näkökykyyn perustuvan tehtävän tekeminen aiheutti korkeataajuuksisten aivoaaltojen tahdistumista nimenomaan niillä aivoalueilla, jotka vastasivat tehtävästä suoriutumisesta.
– Tämä havainto näyttää, että korkeataajuuksiset aivoaallot välittävät aivoissa ”tietopaketteja” pienistä hermosoluryppäistä toisille, Satu Palva kuvailee ilmiötä.
Havainto korkeataajuuksisten aivoaaltojen tahdistumisesta aivojen eri osissa on ensimmäinen osoitus tällaisten tietopakettien lähettämisestä ja vastaanottamisesta laajemmin kuin vain paikallisesti aivoissa. Löydös auttaa ymmärtämään, miten terveet aivot käsittelevät tietoa ja miten tämä prosessointi muuttuu aivosairauksissa.
Lisätietoja:
Matias Palva, professori, tutkimusjohtaja
puh.: 040–154 7779
sähköposti: matias.palva@aalto.fi
Satu Palva, dosentti, tutkimusjohtaja
puh.: 050–331 6703
sähköposti: satu.palva@helsinki.fi
Lähde: Arnulfo, G., Wang, S.H., Myrov, V. et al. Long-range phase synchronization of high-frequency oscillations in human cortex. Nat Commun 11, 5363 (2020). DOI: doi.org/10.1038/s41467-020-18975-8