Tilastotieteen käsikirjan suomeksi kirjoittanut professori Lauri Nummenmaa haluaa kirjallaan rohkaista tilastollisten analyysimenetelmien pariin. ”Datan määrä jatkaa kasvuaan ja yhä useampi ala voi hyötyä tilastollisista menetelmistä.”

Nummenmaa on Suomen Akatemian palkitsema aivotutkija ja psykologi, joka tunnetaan muun muassa tunteiden aivomekanismien tutkimuksestaan. Lisäksi hän on pitkän linjan tilastotieteilijä.

Ennen kuin Nummenmaa siirtyi kokonaan tutkijaksi, hän piti vuosia tilastotieteen peruskursseja Turun yliopistossa ja Aalto-yliopistossa. Nykyään hän johtaa lääketieteellisen kuvantamisen ja mallintamisen tutkimusryhmää Turun PET-keskuksessa. 

Tohtoriopiskelijat tietävät, mihin kouluun joutuvat Nummenmaan alaisuudessa, sillä maine on kiirinyt. 

”Tilastolliset ja laskennalliset menetelmät ovat aina vahvasti mukana, kun ohjaan väitöskirjatutkijoita. Meillä jokaisen on otettava tietokone käteen ja ruvettava opettelemaan. Emme osta ulkopuolisia laskentapalveluja tai palkkaa tilastotieteilijöitä, vaan laskemme itse kaiken. Olen tästä perinteestä aika ylpeä”, Nummenmaa naurahtaa.

Numerot ja matematiikka ovat aina viehättäneet Nummenmaata. Lapsuuden harrastuksiin kuului muun muassa ohjelmointi. Yliopistossa hän innostui lisää.

”Tajusin, ettei monimutkaisia ilmiöitä voi ymmärtää ilman työkaluja, joilla ne muunnetaan yksikertaisempaan muotoon. Tilastotieteen ja laskennan keinoin se on mahdollista. Niillä saadaan esiin lainalaisuuksia, joita ihminen ei paljain silmin voi havaita. Ne ovat systemaattisia tiedonhankkimismenetelmiä, jolla voidaan poistaa arkihavaintojen pullonkauloja ja vääristymiä.”

Nummenmaa nostaa esimerkiksi lääkekehityksen.

”Vaikka lääke ei parantanut sinua, se voi silti parantaa minut. Lääkkeiden teho perustuu systemaattisen tiedonkeruun avulla havaittuun tilastolliseen todennäköisyyteen. Mikään lääke ei vaikuta kaikkiin ihmisiin yhtä tehokkaasti, mutta jos lääke vaikuttaa riittävän moneen riittävän tehokkaasti, sitä kannattaa antaa.” 

Korkeatasoinen tutkimus lisää luottamusta tieteeseen

Syksyllä 2021 Nummenmaalta ilmestyi Tilastotieteen käsikirja. Yli 700-sivuinen, laaja teos on suunnattu opiskelijoille ja tutkijoille oppikirjaksi, käsikirjaksi ja hakuteokseksi.  Lisäksi se on tarkoitettu hyödyksi ja kannustukseksi tilastoanalyysien pariin muillekin dataa ja erilaisia riskejä käsitteleville. 

”Se on monipuolinen yleisteos, joka kattaa suuren osa tieteenaloista yhteiskunta- ja taloustieteistä käyttäytymistieteisiin ja luonnontieteisiin. Datan määrä kasvaa hurjaa vauhtia. Tilanne on hyvin erilainen nyt kuin esimerkiksi 10 vuotta sitten. Nykyään kaikilla tieteenaloilla on pakko käyttää jo verrattain monimutkaisia tilastollisia menetelmiä. Koska tilastotiede on tärkeä riskianalyytikon työväline, sen avulla voidaan ennustaa ja mallintaa todennäköisyyksiä myös politiikassa, yritysmaailmassa sekä vaikkapa laadunvalvonnassa.”

Tieteen uskottavuus ja luotettavuus ovat iso keskustelunaihe tällä hetkellä. Kirja on Nummenmaan puheenvuoro myös tähän.

”Halusin kirjoittaa suomeksi ja näin nostaa laskennallisten tutkimusmenetelmien profiilia. Tavallisella ihmisellä ei ole yleensä mitään mahdollisuuksia arvioida itse tilaston tai tilastollisen tutkimuksen luotettavuutta. Se on meidän tutkijoiden tehtävä ja siksi näistä asioista on puhuttava.”

Kirjassa on paljon käytännön esimerkkejä Suomessa toteutuneista tutkimusprojekteista. Sen avulla pääsee kurkistamaan tarkemmin myös monen Suomen Akatemian rahoittaman tutkijan käytännön työhön ja valintoihin. 

”Esimerkeissä havainnollistuu tilastotieteilijän arki: mitä ongelmia tutkija voi aineistoissaan kohdata ja miten hän voi niitä onnistuneesti ratkoa. Tärkeintä on toistaa tutkimuksia riippumattomissa laboratorioissa niin monta kertaa, että päästään luotettavuuteen.”

Suomessa tehdään erittäin tarkasti dokumentoitua tilastollista ja laskennallista tutkimusta.

”Monet tutkimusryhmät panostavat tosissaan luotettavuuteen ja toistettavuuteen sekä uusimpien tutkimusmetodien opettamiseen aloitteleville tutkijoille. Käytetyt aineistot ja ohjelmointikoodit on tapana jakaa avoimesti muille tutkijoille, jolloin tulokset ovat suoraan muiden hyödynnettävissä. Lisäksi Suomessa moni tutkimusryhmä panostaa myös tilastollisten ja laskennallisten menetelmien kehittämiseen.”

Kirjan ohjelmistoesimerkit perustuvat ilmaiseen R-ohjelmistoon.

"R on avoimeen lähdekoodiin perustuva, kansainvälisen verkoston kehittämä ohjelmisto. 2000-luvulta lähtien se on ollut tilastotieteen yleiskieli, jotka tilastotieteilijät ympäri maailmaa puhuvat ja jota myös muiden alojen tutkijat ymmärtävät sujuvasti.” 

Tilastotiede vie aivotutkimusta uudelle tasolle

Nummenmaan johtama, Suomen Akatemian rahoittama laskennallinen aivotutkimus perustuu potilastietokantojen kymmeniin tuhansiin aivokuviin ja niihin yhdisteltyihin rekisteritietoihin.

”Kehitämme laskennallisia menetelmiä aivojen ja keskushermoston sairauksien aiheuttamien muutosten havaitsemiseen ja diagnosointimenetelmien kehittämiseen. Opetamme muun muassa tekoälyä tunnistamaan automaattisesti aivokuvista aivovaurioita”, Nummenmaa kertoo.

Masennuksen osalta on saatu mielenkiintoisia tuloksia.

”PET-kuvista voidaan nähdä mielialaan liittyviä aivojen välittäjäaineiden toiminnan muutoksia aivan terveilläkin henkilöillä, joilla ei ole diagnosoitu masennusta. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia masennuksen hoitoon ja ennaltaehkäisyyn.”

Lauri Nummenmaa jatkaa myös tunteiden biologian tutkimustaan.

”Aggressio on biologinen ilmiö, jota sosiaaliset selitysmallit pystyvät selittämään aika heikosti. Neurobiologisen ja geneettisen perustan ymmärtäminen on erittäin tärkeää hoidon kannalta.” 

Nummenmaan ryhmä on paikantanut vankimielisairaalan väkivaltarikollisten aivojen molekyylitason rakenteissa tiettyjä, äärimmäiseen väkivaltaisuuteen ja aggressiivisuuteen liittyviä muutoksia.

”Mielenkiintoista on, että samoja piirteitä on löytynyt verrokkiryhmässä niiden terveiden aivoista, jotka ajavat voimakkaasti omaa etuaan.”

Katso Lauri Nummenmaan akatemiapalkintovideo YouTubessa 

Lauri Nummenmaa: Tilastotieteen käsikirja, syyskuu 2021, Tammi

Lauri Nummenmaa, Martti Holopainen, Pekka Pulkkinen: Tilastollisten menetelmien perusteet, Sanomapro 2014

Lauri Nummenmaa: Käyttäytymistieteiden tilastolliset menetelmät, Tammi 2006

Teksti: Ulla Willberg
Kuva: Jenni Virta, Tammi