Sydämen ja hengityksen toimintavaiheet muokkaavat oppimista

Hengityksen vaiheen ja hajuaistiin liittyvien aivoalueiden toiminnan tahdistuminen on ollut evolutiivisesti kannattavaa. Se on mahdollistanut esivanhempiemme, rottamaisten nisäkkäiden tehokkaan suunnistuksen hajuaistin perusteella. Tutkimukset ovat osoittaneet, että jopa ihmisillä hajuaistin tarkkuus on yhteydessä hyvään suunnistuskykyyn.

Jyväskylän yliopiston psykologian laitoksen käyttäytymisneurotieteen ryhmä on pyrkinyt selvittämään, miten kehon rytmit muokkaavat ulkoisiin ärsykkeisiin liittyviä aivovasteita ja miten tämä vaikutus muuttaa oppimista.

Tutkimuksen koetilanteessa silmäkulmaan tulevaa ilmapuhallusta edelsi äänimerkki. Oppimisen mittarina käytettiin ehdollistumista, silmän sulkeutumista reaktiona äänimerkkiin.

Ryhmä selvitti, miten silmäniskuehdollistamisessa käytetyn äänimerkin aiheuttamat aivovasteet muokkautuivat kehon rytmien eri vaiheissa ja miten nämä vaiheet vaikuttavat oppimiseen. Sydänsähkökäyrää ja hengityksen vaihetta seuraamalla ulkoisia ärsykkeitä ajoitettiin tiettyihin kehon tiloihin. Samalla mitattiin aivojen sähköistä toimintaa.

– Tutkimustulokset ovat linjassa aikaisempien tutkimustemme kanssa. Nyt pystyimme vahvistamaan oletuksemme, joiden mukaan oppiminen on tehokkaampaa sydämen lepovaiheessa uloshengityksen aikana. Tällöin myös ärsykkeen aiheuttamat tapahtumasidonnaiset aivovasteet olivat voimakkaimpia. Edelleen sydämen työvaihe sisäänhengityksen aikana osoittautui epäedulliseksi oppimisen kannalta ja aivovasteet olivat tällöin heikoimpia, sanoo Tomi Waselius.

Tutkimusartikkeli on vapaasti ladattavissa Journal of Neurophysiology –lehden sivuilta. American Physiological Society valitsi artikkelin yhdeksi merkittävimmistä viimeaikaista julkaisuista APSselect –kokoelmaansa.

Lisätietoja: 

yliopistonopettaja Tomi Waselius, tomi.waselius@jyu.fi, puh. +358 40 805 4185

apulaisprofessori Miriam Nokia, miriam.nokia@jyu.fi

Vapaasti luettavat artikkelit:

Waselius, T., Xu, W., Sparre, J. I., Penttonen, M., & Nokia, M. S. (2022). Cardiac cycle and respiration phase affect responses to the conditioned stimulus in young adults trained in trace eyeblink conditioning. Journal of Neurophysiology, 127(3), 767–775. doi: https://doi.org/10.1152/jn.00298.2021 

Nokia MS & Penttonen M. (2022). Rhythmic Memory Consolidation in the Hippocampus. Frontiers in Neural Circuits, 16:885684. doi: https://doi.org/10.3389/fncir.2022.885684

Tutkimusryhmän verkkosivu:

www.jyu.fi/neuralplasticity