Miljoona euroa aivojen sähkömagneettisen stimulaation kehittämiseen

Uudessa Aalto-yliopiston ja Itä-Suomen yliopiston yhteishankkeessa kehitetään aivojen sähkömagneettisia stimulaatioteknologioita ja stimulaation aiheuttaman aivoaktivaation mittausmenetelmiä.

Aalto-yliopiston tutkijoiden tavoitteena on kehittää uudenlainen monikanavainen transkraniaalinen magneettistimulaattori, mTMS. Monikanavainen transkraniaalinen magneettistimulaatio on aivojen hermosolujen aktivointia kallon ulkopuolelta magneettikentän avulla. Stimulaattorilla aktivoivat pulssit ohjataan elektronisesti kohteisiinsa samanaikaisesti mitattujen aivo- ja esimerkiksi lihasliikevasteiden perusteella. Päätöksen seuraavan pulssin kohteesta, ajankohdasta ja voimakkuudesta tekee ihmisen sijasta tietokonealgoritmi. Tämä mahdollistaa paitsi nopeat, takaisinkytketyt, monta aivoaluetta aktivoivat stimulussarjat, myös kytkeytymisen aivojen luonnollisiin rytmeihin.

”Kokonaisten neuroniverkostojen aktivoiminen hallitusti parantaa mahdollisuuksia kehittää terapioita muun muassa aivohalvauksen, kroonisen kivun tai masennuksen hoitoon”, kertoo Aalto-yliopiston professori Risto Ilmoniemi hankkeen mahdollisuuksista.

Apua Parkinsonin taudin ja kroonisen kivun hoitoon

Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen -instituutissa professori Olli Gröhnin tutkimusryhmä kehittää yhteistyössä Minnesotan yliopiston apulaisprofessori Shalom Michaelin kanssa stimulaation aiheuttaman aktivaation mittaamista funktionaalisella magneettikuvauksella. Lisäksi kehitetään monikanavaista sähköstimulaatiota, jolla sähkökenttien suuntaa voidaan säätää elektronisesti ja takaisinkytketysti. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa entistä tarkemmin kohdennetun aivojen stimulaation. Tutkimus voi lisätä muun muassa Parkinsonin taudin ja kroonisen kivun hoitoon tarkoitettujen syväelektrodien antamaa hyötyä ja vähentää sivuvaikutuksia.

Otaniemessä uusi stimulaattori rakennetaan 3 teslan magneettikuvauslaitteeseen (MRI) ihmisillä tehtävää tutkimusta varten ja Itä-Suomen yliopistossa 9,4 teslan MRI-laitteeseen, eläinkokeisiin soveltuvaksi.

Aalto-yliopistossa teknistä pohjatyötä hankkeelle ovat Ilmoniemen kanssa tehneet akatemiatutkija Jaakko Nieminen, jatko-opiskelijat Lari Koponen, Tuomas Mutanen ja Aino Tervo, yliopistonlehtori Matti Stenroos sekä Erasmus-vierailija Victor Hugo Souza Brasiliasta. MRI-osaamista hankkeeseen tuo neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen pitkäaikainen yhteistyökumppani ja FiDiPro-vierailija, professori Fa-Hsuan Lin, Taiwanin kansallisesta yliopistosta.

Rahoituksen saaneen hankkeen nimi on “A new era in brain stimulation: development of next-generation EEG/fMRI compatible multi-channel brain stimulation technology". Avustussumma on 1 085 000 euroa, josta Aalto-yliopiston osuus on 643 000 euroa ja Itä-Suomen yliopiston osuus 442 000 euroa.