SV EN

Suomalaistutkijat kurkistivat tajunnan tuolle puolen

04.04.12

Nukutuksesta heräämiseen liittyy usein sekavuutta ennen kuin tietoisuus itsestä ja ympäristöstä palautuu kokonaan. Tälle ilmiölle on nyt löytynyt mahdollinen selitys: Aivojen primitiiviset osat aktivoituvat ensin. Turun yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä Kalifornian yliopiston tutkijoiden kanssa kuvantaneet terveiden vapaaehtoisten koehenkilöiden aivoissa tapahtuvia muutoksia tajunnan hävitessä ja palautuessa nukutuksen yhteydessä. Tajunnan palautumiseen liittyi aivojen syvien ja lajinkehityksellisesti varhaisimpien osien, mutta ei aivojen kuorikerroksen aktivoituminen. Nämä tulokset auttavat ymmärtämään, miten tietoisuus syntyy ihmisen aivoissa. Tutkimus oli osa Suomen Akatemian Neurotieteen tutkimusohjelmaa.

- Kun tajunta palautuu nukutuksen jälkeen, odotimme ”valojen syttyvän” ensiksi aivojen kuorikerroksessa, jonka ajatellaan olevan korkeimpien aivotoimintojen ja ihmisen tietoisuuden tyyssija, kertoo tutkimusprojektin johtaja dosentti Harry Scheinin. Yllättäen näin ei tapahtunutkaan, vaan lajinkehityksellisesti varhaisimpien aivojen ydinosien toiminta palautui ensimmäiseksi. Havainnon perusteella näyttääkin siltä, että tällainen primitiivinen tajunnan palautuminen on edellytys aivojen kuorikerroksen aktivoitumiselle ja korkeamman tason tietoisuuden synnylle.

Tutkimuksessa nukutettiin terveitä vapaaehtoisia koehenkilöitä kahdella eri anestesia-aineella, deksmedetomidiinilla ja propofolilla. Deksmedetomidiiniä käytetään rauhoitteena tehohoitopotilailla ja propofolia yleisanestesian aloitukseen ja ylläpitoon. Deksmedetomidiinin aiheuttama tajuton tila muistuttaa normaalia syvää unta, koska se on kumottavissa kevyellä ravistelulla tai kovalla äänellä ilman minkäänlaista muutosta lääkkeen annostelussa. Tajunnantutkimuksen kannalta tällä ominaisuudella on kriittinen merkitys, sillä lääkkeen oma vaikutus aivotoimintaan vakioituu eikä pääse häiritsemään itse tajunnan muutokseen liittyviä ilmiöitä. Aivojen aktiivisuutta erilaisissa tajunnan tiloissa mitattiin positroniemissiotomografialla (PET).

Deksmedetomidiinilla aiheutetusta tajuttomasta tilasta heräämiseen liittyi aivojen syvien rakenteiden ja limbisen järjestelmän aktivoituminen sekä päälaki- ja otsalohkoalueiden toiminnallisen yhteyden palautuminen. Tämä hermoverkko mahdollistaa subjektiivisen tietoisuuden ulkopuolisesta maailmasta ja on edellytyksenä ihmisen toimintakyvylle. Yllättäen samat syvät rakenteet, eli aivorunko, talamus, hypotalamus ja isoaivojen pihtipoimun etuosa, aktivoituivat myös propofolianestesian jälkeen. Tämä viittaa yhteiseen, lääkeaineesta riippumattomaan heräämismekanismiin. Molemmilla lääkkeillä tajunnan palautumiseen liittyi nimenomaan aivojen syvien eli lajinkehityksellisesti varhaisten osien, mutta ei aivokuoren aktivoituminen.

Nyt tehty tutkimus osoittaa, että aivojen syvät rakenteet ovat välttämättömiä tajunnalle. Koska nykyaikaisilla kuorikerroksen aivosähkökäyrän eli EEG:n mittaamiseen perustuvilla anestesian syvyysmittareilla ei voida tunnistaa aivojen syvien rakenteiden aktivoitumista, tutkimus paljastaa, miksi nämä laitteet eivät aukottomasti kykene erottamaan tajuista tilaa tajuttomasta tai havaitsemaan hereilläoloa anestesian aikana. Tulokset lisäävät myös ymmärrystä anestesia-aineiden vaikutusmekanismeista sekä luovat pohjan uusien ja entistä parempien anestesian syvyysmittareiden kehitystyölle.

Nukutusaineiden aiheuttama tajunnanmenetys edustaa poikkeuksellista mahdollisuutta tutkia tietoisuuden hermostollista perustaa ihmisellä. Riittävän suuren annoksen jälkeen menetämme inhimillisesti ainutlaatuisen kykymme olla tietoisia itsestämme sekä ympäristöstämme ja vaivumme täydellisen tiedottomuuden tilaan, eräänlaiseen unholaan. Jos nukutuslääkkeen annostusta vastaavasti vähennetään tai sen vaikutus päättyy, aivomme kykenevät tuntemattomalla tavalla palauttamaan subjektiivisen tunteen olemassaolosta. Havaintokykymme ja tietoisuutemme palautuu vähitellen normaaliksi. Tässä tutkimuksessa lähestyttiin tätä aivotutkimuksellisesti ja filosofisesti haastavaa ongelmaa kuvantamalla aivoissa tapahtuvia muutoksia tajunnan hävitessä ja palautuessa nukutuksen yhteydessä.

Tutkimuksella on myös laajempia ulottuvuuksia. Tajuisen tilan palautumisen aivomekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä tutkittaessa tietoisuutta tieteellisesti. Tutkimus myös osoittaa, miten lähelle filosofista ongelmaa mielen ja ruumiin välisestä suhteesta voidaan kokeellisen lääketieteen menetelmin päästä. On kuitenkin edelleen arvoitus tieteelle, miten tietoisuus voi syntyä aivojen neurobiologisista ilmiöistä. Seuraava suuri haaste onkin yrittää ratkaista miten ja miksi nämä hermostolliset mekanismit synnyttävät subjektiiviseen tunteen olemassaolosta, tietoisuuden itsestämme ja ympäristöstä -  tietoisen minuuden kokemuksen?

Tutkimus julkaistaan The Journal of Neuroscience -lehden 4.4.2012 ilmestyvässä numerossa:
Jaakko W. Långsjö, Michael T. Alkire, Kimmo Kaskinoro, Hiroki Hayama, Anu Maksimow, Kaike K. Kaisti, Sargo Aalto, Riku Aantaa, Satu K. Jääskeläinen, Antti Revonsuo ja Harry Scheinin. Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness. The Journal of Neuroscience 2012;32(14):4935-4943.

Tutkimus oli osa Suomen Akatemian rahoittamaa “Tietoisuuden neurofilosofia” -hanketta, jossa tutkit-tiin tietoisuuden ja tajunnan ilmiöitä ja niiden hermostollista perustaa (Neurotieteen tutkimusohjelma, projekti 8111818). Tutkimusta ovat rahoittaneet myös Valtakunnallinen PET-keskus ja Varsinais-Suomen Sairaanhoitopiiri (EVO-projekti 13323).

Lisätietoja antaa dosentti Harry Scheinin, harry.scheinin(at)utu.fi, GSM 0400 825 599.

 

“Returning from oblivion - Imaging the neural core of consciousness.” Tajunnan palautumiseen nukutuksen jälkeen liittyy aivojen syvien ja lajinkehityksellisesti primitiivisten rakenteiden eikä aivokuoren aktivoituminen. Vasemmalla: Pitkittäinen (ylempi kuva) ja horisontaalinen (alempi kuva) leikkaus, jotka osoittavat etummaisen pihtipoimun (i), talamuksen (ii) sekä aivorungon (iii) Locus coeruleuksen eli sinertävän aivotäplän/parabrakiaalisen alueen aktivoitumisen. PET-löydökset on asetettu magneettikuvaleikkeiden päälle. Oikealla: Aivojen pintakuvat osoittavat, että aivojen kuorikerroksella ei tapahdu aktivaatiotason muutosta tajunnan palautuessa.

 

Turun yliopiston viestintä
Timo Niitemaa
timo.niitemaa(at)utu.fi

Suomen Akatemian viestintä
Riitta Tirronen
riitta.tirronen(at)aka.fi

Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »