Maanjäristyksistä yllättävää apua pikkukeskosen aivojen tulkintaan

Pikkukeskosen varhainen hoito teho-osastolla on kehittynyt huimasti viimeisten kahden vuosikymmenen aikana. Erityisesti keuhkojen ja sydämen sekä verenkierron toimintaa osataan tukea niin, että suurin osa pienimmistäkin keskoslapsista jää henkiin. Hyvästä alusta huolimatta suurelle osalle heistä voi kuitenkin yhä jäädä aivotoimintaan liittyviä elinikäisiä pulmia, kuten keskittymisvaikeuksia ja näönvaraisten toimintojen vaikeuksia. Päähuomio keskoshoidon kehittämisessä onkin tämän vuoksi siirtynyt aivojen kehityksen turvaamiseen.

Vastasyntyneen pikkukeskosen aivojen kehityksen suurimmat riskit liittyvät ensimmäisiin elinpäiviin, jolloin tehohoidossa etsitään kullekin lapselle omaa hoitotasapainoa.

– Tässä vaiheessa olisi ensiarvoisen tärkeää pystyä seuraamaan lapsen aivojen vointia ja kyetä tunnistamaan ne vauvat, joilla on erityisiä aivoihin liittyviä riskejä, sanoo dosentti Sampsa Vanhatalo, joka johtaa vauvan aivojen kehitystä tutkivaa ryhmää Helsingin yliopistossa ja HYKS:n lastenklinikassa (Baba-keskus).

Teho-osastolla hoidettavien pikkukeskosten aivoja on alettu seuraamaan jatkuvalla aivosähkökäyrän (EEG) mittauksella, mutta EEG-monitoroinnin arviointi on osoittautunut vaikeaksi:

– Pikkukeskosen aivotoiminta on luonteeltaan täysin erilaista kuin isommilla lapsilla tai aikuisilla ja siksi nykyisin käytetyt EEG-arvioinnin menetelmät soveltuvat huonosti keskosvauvoille, Vanhatalo toteaa.

Myrskyt kypsyttävät aivoja

Tutkijat ovat havainneet, että pikkukeskosen aivoissa on erityisiä tapahtumia, eräänlaisia aivomyrskyjä, jotka ovat kriittisen tärkeitä vauvan aivojen kypsymiselle. Vanhatalo on nyt yhteistyössä ruotsalaisten ja australialaisten tutkijoiden kanssa kehittänyt täysin uudenlaisen menetelmän arvioida näitä aivomyrskyjä vastasyntyneellä pikkukeskosella.

– Brain-lehdessä julkaistu tutkimuksemme perustuu poikkeuksellisen monialaiseen kansainväliseen yhteistyöhön; mukana oli eri alojen erikoislääkäreitä, fyysikoita, matemaatikoita ja insinöörejä, Vanhatalo kertoo.

Tutkimuksen potilasmateriaali saatiin neonatologian professori Lena Hellström-Westasin (lisätietoa) keskostutkimuksista Ruotsista. Vanhatalo toi peliin ryhmänsä neurofysiologisen asiantuntemuksen. Lopuksi professori Michael Breakspearin (lisätietoa) laskennallisen neurotieteen tutkimusryhmässä Australiassa kehitettiin uudenlainen EEG-signaalin analysointimenetelmä.

Luonnonlait pätevät myös aivoissa

Breakspearin tutkimusryhmä lähti jatkokehittämään geologiasta ja perusfysiikan tutkimuksesta tulleita matemaattisia menetelmiä sen jälkeen kun huomattiin, että pikkukeskosen aivomyrskyt ovat yllättävän samankaltaisia kuin ne risahdukset (nk. ”crackling noise”) joita nähdään mikrotasolla magnetisoituneissa metalliatomeissa tai makrotasolla maanjäristyksissä.

Lopulta tutkimusryhmien yhteistyönä saatiin luotua selkeä mittaristo, eräänlainen aivomyrskyjen ilmanpuntari, jonka avulla tietokone voi laskea pikkukeskosen aivojen tilaa jo ensimmäisten elintuntien ajalta. Kliinisesti suurin kiinnostus tuli siitä kun havaitsimme, että nuo mittarin tulokset korreloituvat merkittävästi lapsen kognitiiviseen kehitykseen kahden vuoden iässä.

– Tieteellisesti tämä on jo mullistanut ajatuksen siitä mitä pikkukeskosen aivojen toiminnasta voi nähdä. Tällä menetelmällä voidaan ensimmäisen kerran saada objektiivista tietoa niistä aivojen viesteistä, joita vastasyntyneellä pikkukeskosella voi olla kerrottavana häntä hoitaville lääkäreille, Vanhatalo kuvaa. – Vielä on ennenaikaista ennustaa miten nyt löydetyt aivomyrskymittarit vaikuttavat kunkin keskosen saamaan hoitoon. Tämä löytömme auttaa tunnistamaan ketkä lapset tarvitsevat erityishuomiota ja kenen aivot pärjäävät luonnostaan hyvin. Se on välttämätön tieto, joka avaa ovet uusille kohdennetuille hoitotutkimuksille.

Tutkimuksessa luotu EEG-mittari on kokoelma kehittyneitä matemaattisia funktioita, jotka oikein yhdistämällä saatiin EEG-signaalia nerokkaasti analysoiva ohjelmapalikka; palikka voidaan liittää osaksi nykyistenkin aivomonitorien ohjelmistoa. Teknisesti menetelmän käyttöönotto on korkeintaan niin vaikeaa kuin uusien sovellusten käyttöönotto nykyaikaisissa matkapuhelimissa.

– Pullonkaulaksi tulee muodostumaan EEG-monitorien valmistajien innokkuus tuotekehitykseen. Onneksi alalla on kova kilpailu ja uusilla laitevalmistajilla on tarve tuoda markkinoille sairaalatyössä tarpeellisia uusia innovaatioita, Vanhatalo sanoo.

Lisätietoja:

Dosentti Sampsa Vanhatalo
Puh. 050 528 6119
Sähköposti: sampsa.vanhatalo@helsinki.fi

Viite: Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants
Kartik K. Iyer , James A. Roberts , Lena Hellström-Westas , Sverre Wikström , Ingrid Hansen Pupp , David Ley , Sampsa Vanhatalo , Michael Breakspear. Brain. online: 23 May 2015

Lisää aiheesta:

Suomalaistutkijoiden kehittämä EEG näyttää keskosvauvan aivoradat jo niiden kehittyessä (20.2.2012)
Miten ihmisen aivot kehittyvät? (video Helsingin yliopiston Tiedekulma 25.2.14; Vanhatalon esitys alkaa kohdassa 13:28 min)
Vastasyntyneen katseesta voi lukea paljon (26.3.2015)

********************************
Ystävällisin terveisin

Päivi Lehtinen, tiedottaja, Helsingin yliopisto / Academic Medical Center Helsinki (AMCH)
paivi.m.lehtinen@helsinki.fi, 050 406 2043