Oma Hämeen sairaalafyysikko kehitti uuden menetelmän aivojen yhteyksien tutkimiseen

Aivotutkijat ovat jo pitkään tienneet, mitkä alueet aivoissa toimivat yhdessä. Mutta selvää ei ole ollut se, mitä reittejä viestit eri aivoalueiden välillä kulkevat. Oma Hämeessä työskentelevä sairaalafyysikko Viljami Sairanen on kehittänyt uuden menetelmän, joka auttaa ymmärtämään aiempaa tarkemmin, miten aivojen eri alueet ovat yhteydessä toisiinsa. Tutkimus julkaistiin toukokuussa 2026 kansainvälisessä Network Neuroscience -tiedelehdessä.

Sairasen kehittämä matemaattinen malli yhdistää kaksi erilaista aivokuvantamisen tapaa: ensimmäinen kuvaa aivojen toimintaa ja toinen niiden rakennetta. Menetelmän avulla voidaan arvioida, mitä hermorataverkostoja pitkin aivojen toiminnalliset yhteydet voivat rakenteellisesti välittyä.

– Nykyiset menetelmät kertovat, mitkä aivoalueet ovat yhteydessä toisiinsa, mutta eivät tarkasti sitä, mitä reittejä pitkin yhteys voi kulkea. Kehittämäni menetelmä auttaa täyttämään tätä aukkoa, Sairanen kertoo.

Ajatus tutkimukseen syntyi jo kuusi vuotta sitten Italiassa osana Sairasen väitöskirjan jälkeistä tutkimusprojektia. Menetelmää testattiin sekä simuloiduilla aineistoilla että yli 200 ihmisen aivokuvantamisaineistolla. Tulokset olivat toistettavia ja anatomisesti uskottavia.

Tutkimuksesta hyötyä terveydenhuollolle?

Kyseessä on vielä teoreettinen esitys uudeksi aivotutkimusmenetelmäksi, eikä menetelmä ole lähivuosina tulossa suoraan kliiniseen käyttöön. Ennen mahdollista sairaalakäyttöä tarvitaan jatkotutkimuksia ja menetelmän toimivuuden varmistamista eri tutkijoiden ja laitteistojen avulla.

Tutkimuksella voi kuitenkin olla välillistä hyötyä terveydenhuollolle jo aiemmin.

– Tutkimuspuolelta saatava uusi tieto aivosairauksien hoidossa ja kuntoutuksessa voi vaikuttaa myös meidän hyvinvointialueemme toimintaan jo lähivuosina, Sairanen arvioi.

Tulevaisuudessa menetelmää voitaisiin hyödyntää esimerkiksi neurologisten sairauksien tutkimuksessa, aivoleikkausten suunnittelussa ja kuntoutuksen tukena. Menetelmä voisi auttaa ymmärtämään paremmin esimerkiksi sitä, miten paikalliset vauriot vaikuttavat laajempiin aivoverkostoihin MS-taudissa.

Tutkimuksessa menetelmää sovellettiin magneettikuvantamiseen (MRI), mutta teoriassa sitä voidaan käyttää myös muiden mittausmenetelmien, kuten EEG:n (elektroenkefalografia mittaa aivojen sähköistä toimintaa) ja MEG:n (magnetoenkefalografia mittaa aivojen magneettikenttiä) kanssa.

Sovelluksia myös logistiikkaan ja verkostoihin

Sairasen mukaan menetelmä ei rajoitu vain aivotutkimukseen, vaan sitä voisi hyödyntää myös muiden verkostojen analysoinnissa, esimerkiksi liikenne- ja logistiikkaverkostojen optimoinnissa.

– Graafiteoreettisena menetelmänä tämä on sovellettavissa moniin erilaisiin verkostoihin. Menetelmä mahdollistaa esimerkiksi eri reittien laskennan useiden toimipisteiden välillä huomioiden reaaliaikaisesti liikennetilanteet, tietyöt ja muut rajoitteet, Sairanen kertoo.

Menetelmän etuna on lisäksi se, ettei se perustu koneoppimiseen.

– Sen käyttö ei vaadi massiivista laskentakapasiteettia eikä suuria aineistoja mallin opettamiseen. Samalla tällä voisi vähentää hyvinvointialueen riippuvuutta kansainvälisistä tietotekniikkajättiläisistä, kuten Googlesta, ja siten varmistaa kestävyyttä kriisitilanteissa, Sairanen pohtii.

Tutkimus linkittyy myös sairaalafyysikon työhön

Sairanen on työskennellyt Kanta-Hämeen keskussairaalassa jo ennen hyvinvointialuetta. Hän työskentelee erikoissairaanhoidossa osastonylifyysikkona – työ liittyy kuvantamismenetelmiin kuten röntgeniin, ultraääneen ja magneettikuvauksiin.

– Työni hyvinvointialueella liittyy tähän tutkimukseen siten, että vastaan magneettikuvauksien turvallisuudesta, optimoinnista ja kehityksestä. Sivutoimisena tutkijana teen erilaisia tutkimusprojekteja pääosin vapaa-ajallani, hän kertoo.

Lääketieteellisen fysiikan dosenttina Sairanen tekee myös muita tutkimus- ja kehitysprojekteja, jotka voivat tulevaisuudessa hyödyttää hyvinvointialueen toimintaa. Näitä ovat esimerkiksi henkilökunnan säteilysuojeluun liittyvät säteilysirontakartat sekä kuvantamislaitteiden automatisoitu laadunvalvonta.

Lisätiedot medialle:

Viljami Sairanen, FT, osastonylifyysikko
viljami.sairanen@omahame.fi
p. 040 523 2656