JYUnity

Aivot tekevät työtään omaehtoisesti omistajansa hyväksi. Ne helpottavat elämää arvioimalla, mitä kannattaa painaa mieleen ja mitä ei. Muistiin tallentuu tapahtumia ja opittua, mutta sieltä myös poistuu asioita.

Mitään asiaa ei opi kerrasta. – Kun ostat uuden auton, kestää ainakin kaksi viikkoa, että hermoyhteydet muokkautuvat muistamaan sen tekniikan hienouksia ja unohtamaan turhuuksia, dosentti Markku Penttonen havainnollistaa.

Tunteet toimivat tavallaan aivojen apulaisina, jotka auttavat muistamaan asioita. – Arkipäivän tapahtumat jäävät helpommin mieleen kuin esimerkiksi sanomalehtiuutiset. Tapahtumiin yhdistyy tunteita, eikä uutisteksti herätä samanlaisia reaktioita, Penttonen selittää.

Psykologian laitoksen yliopistotutkijana toimiva Penttonen on tehnyt pitkän uran aivotutkimuksen parissa. Siitä hän kiinnostui jo opiskeluaikanaan 1970-luvulla. – Psykologiassa kiinnosti oppia ymmärtämään, miten mieli toimii, hän kertoo. – Kun oma persoona ei oikein sovi hoitotyöhön, niin laitoksen sisällä löytyi juonne eläintutkimuksen puoleen.

Penttonen johtaa yhdessä dosentti Miriam Nokian kanssa Brain-profiilialueeseen liittyvää Suomen Akatemian Dentate gyrus – muistin portti? -hanketta, joka kestää vuoden 2022 syyskuulle saakka. Tutkimusryhmää kiinnostaa, miten muistiin painamista säädellään.

Oppimisen tutkimus jyrsijöiden toiminnan avulla tuli vahvemmin Penttosen mielenkiinnon kohteeksi Yhdysvaltoihin suuntautuneen tutkimusjakson aikana. Jyrsijöiden ja ihmisten hermosolut ovat rakenteeltaan aika samanlaisia, perustoiminnot ovat lajinkehityksen aikana säilyneet kohtalaisen samoina, Penttonen perustelee.

Eläintutkimus on vakiintunut kokeellisen neurotieteen osa. Jyväskylän yliopiston psykologian laitoksen tutkimusryhmä seuraa käyttäytymistään muuttavaa eläintä ja sitä, mitä tapahtuu silloin, kun muutos tallentuu aivojärjestelmään. – Meillä on nyt käytettävissä parhaat mahdolliset laitteet käyttäytyvien jyrsijöiden aivotoiminnan tutkimuksiin, Penttonen kehaisee.

Miriam Nokia ja Markku Penttonen tutkimuslaboratoriossa.

Miten muistin sisältöjä säädellään?

Erilaisten tutkimusmallien – eläinten ja ihmisten – tuntemus onkin Jyväskylän yliopiston psykologian laitoksen vahvuuksia.
– Muisti on rajallinen. Vaikka parannetaan sen toimintaa, muistettavien kokonaisuuksien määrää ei pystytä loputtomiin kasvattamaan, Penttonen kertoo.

Tutkijat tietävät jo, miten asiat painuvat muistiin. Lyhytkestoiseen muistiin kerääntyy päivittäin tukku asioita, jotka hermosolut tallentavat nukkumisen aikana aivokuorelle. Unen aikana hermosolut aktivoituvat uudelleen ja uudelleen toistaen hereillä tapahtuneita aktivaatiokaavoja enemmän tai vähemmän luotettavasti. Toisiinsa liittyvien tapahtumien aikana aktivoituneet yksittäiset hermosolut yhdistyvät verkoiksi.

– Verkostojen tahdistuessa tietoa välittyy esimerkiksi hippokampuksesta aivokuorelle, jonne päivän aikana tapahtuneet asiat tallentuvat pysyvämmin. Eläimiä ja ihmisiä tarkkailemalla on havaittu, että jos uni on katkonaista, niin muistiin painaminen ei ole tehokasta, Nokia selittää.

Nyt tutkijoita kiinnostaa, millä tavalla aivokuoren hermoyhteyksille jää riittävästi muovautuvuusvaraa, jotta uuden oppiminen on mahdollista. Oletuksena on, että unenaikainen, pykäläpiikiksi (dentate spike) kutsuttu lyhyt soluaktivaatio hippokampuksen sisäänmenoalueella eli pykäläpoimussa (dentate gyrus) poistaa turhia muistoja ja terävöittää uusia. Samoin tutkitaan sitä, edellyttääkö tämä mekanismi uusien hippokampuksen hermosolujen muodostumista läpi elämän.

Tavallinen elämä on parasta aivoille

Penttonen kyseenalaistaa kalliin tutkimuksen esimerkiksi Alzheimerin taudin lääkityksen kehittämiseksi. – Taudin vaikutuksesta osa soluista surkastuu, kaikkia asioita ei muisteta. Hiirillä on kyllä kehitetty malleja, jotka matkivat Alzheimerin taudin tilaa, mutta ei ole pystytty kehittämään taudia estäviä lääkkeitä.

– Entä jos pysyttäisiin kehittämään menetelmä muistaa kaikki asiat, olisiko se järkevää, hän kysyy. –Koska muistin määrä on rajallinen, niin mistä tiedämme mitä kannattaa muistaa?

Penttonen kieltäytyy ehdottomasti elämänohjeiden antamisesta. – Aivotutkija ei voi antaa klikkineuvoja, normaaleilla elintavoilla muisti säilyy toimivana. – Tutkijan mielipiteet eivät ole sen arvokkaampia, kuin kenenkään muunkaan elämää nähneen ihmisen näkemykset, hän vakuuttaa.

Tutkimusryhmän jäsenet Xu Weiyong (vas.), Arto Lipponen, Joonas Sahramäki, Markku Penttonen ja Miriam Nokia havainnollistavat muovipilleistä tehdyllä johdolla pykäläpiikkiä, joka on hermosolujen yhtäaikaisen nopean aktivoitumisen tuottama iso jännitemuutos aivojen pykäläpoimussa.