Tilastotieteen väitöstutkimus: aivosolujen geometriaa voidaan kartoittaa seuraamalla vesimolekyylien satunnaispolkuja
31.5.2019 14:29:04 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tutkimus
Vesimolekyyleillä ja diffuusiolla on tärkeä rooli elämän ylläpidossa. Diffuusiogeometrian avulla voidaan kartoittaa tarkasti esimerkiksi aivojen valkeaa ja harmaata ainetta sekä hermoratoja. Moderni magneettikuvaustekniikka (MRI) mahdollistaa diffuusioilmiön mittaamisen elimistä. Diffuusio-MRI:n avulla on mahdollista saada myös tilastollista informaatiota solujen ja soluelinten mikroskooppisista rakenteista.
Väitöskirjassaan FM Jia Liu on kehittänyt ja soveltanut useita uusia laskennallisen tilastotieteen menetelmiä diffuusio-MRI-datan analysointiin. Väitöskirjan tilastollinen tutkimusongelma on lähtöisin aivosairauksien kuten Lewy kappale -taudin diagnosoinnin tarpeesta.
Mallinnuksen ja tilastollisen analyysin parannuksilla merkitystä esimerkiksi aivosairauksien diagnostiikassa
Diffuusio-MRI-aineistot ovat massiivisia. Aivojen diffuusio-MRI-tiedosto sisältää kokonaisuudessaan tyypillisesti noin 100 000 vokselia, ja jokainen näistä sisältää satoja mittausarvoja. Nykyiset käytössä olevat MRI-kuvauslaitteet ovat lyhentäneet kokonaiskuvausaikaa potilasta kohden, ja myös kuvausten hinnat ovat koko ajan laskeneet.
Diffuusio-MRI kuvantaminen vaatii kuitenkin runsaasti kallista laite-aikaa verrattuna muihin kuvausmodaaliteetteihin. Haasteellista on myös potilaan pysyminen paikallaan riittävän pitkän ajan kuvauksen aikana.
Jatkuvasti kasvavat laskentaresurssit tehostavat ja monipuolistavat tiedon käsittelyä. Niiden ansioista on mahdollista käyttää edistyneitä tilastollisia menetelmiä, joilla saadaan tarkempia analyyseja. Diffuusio-MRI:n matemaattisen mallinnuksen ja tilastollisen analyysin parannuksilla voi olla suurta merkitystä esimerkiksi aivosairauksien diagnostiikassa ja neurotieteiden eri alueilla.
Väitöskirjassaan FM Jia Liu on kehittänyt uusia datan synteettiseen suurentamiseen (data-augmentointiin) perustuvia malleja, joissa uskottavuusfunktiota yksinkertaistetaan lisäämällä piilohavaintoja. Data-augmentoinnin ansiosta voitiin soveltaa tehokkaasti useita laskentamenetelmiä, kuten EM- ja Markovin ketju Monte Carlo -algoritmia sekä variaatio-Bayes-menetelmää eri diffuusio-MRI-malleihin. Tuloksena saatiin tunnuslukuja, jotka kuvaavat vesimolekyylien satunnaispolkuja. Kehitetyt menetelmät toimivat paremmin kuin aikaisemmat.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, 2019. ISBN 978-951-39-7787-0 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-7787-0 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7787-0
FM Jia Liun laskennallisen tilastotieteen väitöskirjan "Data Augmentation under Rician Noise Model in Diffusion MRI with Applications to Human Brain Studies" tarkastustilaisuus on keskiviikkona 5.6.2019 Jyväskylän yliopistossa Mattilanniemen kampuksella (Agora Alfa) kello 12-15. Vastaväittäjänä on professori Ian Dryden (University of Nottingham, UK) ja kustoksena tohtori Salme Kärkkäinen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
FM Jia Liu valmistui tilastotieteen maisteriksi Helsingin yliopistosta vuonna 2011, jolloin hän aloitti tohtoriopinnot Jyväskylän yliopistossa matematiikan ja tilastotieteen laitoksella. Väitöskirjan ohjaajat ovat dosentti Dario Gasbarra Helsingin yliopistosta, FT Salme Kärkkäinen ja emeritusprofessori Antti Penttinen.
Vuosina 2016- 2018 FM Liu on tutkinut koesuunnitteluteoriaa Helsingin yliopistossa. Nykyään hän tutkii verkkokalvon ikärappeuma-aineistoja, Helsingin yliopiston sairaalan silmäklinikalla.
Lisätietoja:
FM Lia Liu, jia.liu@helsinki.fi
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 050 581 8351
Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
Avainsanat
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Suomen Akatemialta lähes viisi miljoonaa euroa Jyväskylän yliopiston koulutuksen, kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimukseen12.6.2026 14:27:58 EEST | Tiedote
Suomen Akatemian kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimuksen toimikunta on myöntänyt Jyväskylän yliopiston tutkijoille yhteensä noin 4,9 miljoonaa euroa uutta tutkimusrahoitusta. Rahoituksen saivat kuusi akatemiahanketta ja kaksi akatemiatutkijaa. Rahoitus vahvistaa yliopiston korkeatasoista tutkimusta erityisesti koulutuksen, yhteiskunnan, hyvinvoinnin ja kulttuurin tutkimuksen aloilla.
Suomen Akatemialta rahoitusta Jyväskylän yliopistoon biotieteiden, terveyden ja ympäristön tutkimukseen12.6.2026 08:05:00 EEST | Tiedote
Suomen Akatemian biotieteiden, terveyden ja ympäristön tutkimuksen toimikunta (BTY) myönsi rahoituksen 42 uudelle akatemiatutkijalle. Lisäksi toimikunta rahoitti 75 akatemiahanketta, joissa on mukana yhteensä 100 osahanketta. Jyväskylän yliopistossa rahoituksen sai kaksi uutta akatemiatutkijaa ja yksi akatemiahanke, yhteensä kaksi miljoonaa euroa.
Kuitulisä tehoaa rasvamaksaan – vaikutus riippuu suolistomikrobiston lähtötasosta12.6.2026 06:30:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tutkittiin ensimmäistä kertaa ihmisillä prebioottisen ksylo-oligosakkaridi-ravintokuidun vaikutusta rasvamaksaan. Tulokset osoittavat, että kuitulisä voi vähentää haitallisten aineenvaihduntatuotteiden määrää suolistossa ja siten parantaa maksan terveyttä. Suolistomikrobiston koostumus ennen ravintolisää vaikuttaa siitä saatavaan hyötyyn.
Suomen Akatemialta lähes 5 miljoonan euron rahoitus Jyväskylän yliopiston tutkijoille luonnontieteiden tutkimukseen11.6.2026 13:00:00 EEST | Tiedote
Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta (LT) on myöntänyt Jyväskylän yliopistolle merkittävää tutkimusrahoitusta. Rahoituksen saivat neljä uutta akatemiatutkijaa ja neljä akatemiahanketta. Myönnetyn rahoituksen kokonaismäärä on noin 4,8 miljoonaa euroa, ja se vahvistaa yliopiston korkeatasoista tutkimusta luonnontieteiden, matematiikan ja tekniikan aloilla.
Perhekeskukset tukevat vanhempien tiimityötä niin vauva-aikana kuin ero- ja ristiriitatilanteissa11.6.2026 08:28:25 EEST | Tiedote
Perhepalveluilla on keskeinen rooli vanhemmuuden tukemisessa tilanteessa, jossa syntyvyyden vahvistamista pohditaan myös taloudellisten kannustimien kautta. Perhekeskuksissa vanhempia autetaan toimimaan tiiminä aina vauva-ajasta mahdollisiin ero- ja riitatilanteisiin. Jyväskylän yliopiston tuoreen tutkimuksen mukaan perhekeskusten tarjoama tuki rakentuu kolmelle keskeiselle toimintatavalle, joita tulisi hyödyntää palveluissa nykyistä johdonmukaisemmin.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme