Aivosignaalianalytiikan professori Matias Palva tutkii ihmismielen mekanismeja ja aivosairauksia

Millaista tutkimusta teet?

Tutkin ihmisaivojen systeemitason toimintamekanismeja ja rakenteita elektro- (EEG) ja magnetoenkefalografia (MEG) -menetelmillä sekä suoraan aivoista tehtävillä stereo-EEG mittauksilla. Päätutkimuslinjat liittyvät hermosoluverkkojen toiminnan dynamiikkaan ja solupopulaatioiden väliseen kommunikaatioon, sekä näiden rooliin kognitiivisissa toiminnoissa ja poikkeavuuksiin aivosairauksissa, kuten epilepsiassa ja masennuksessa. Tutkin myös tapoja vaikuttaa aivojen toimintaan sähkö- ja magneettistimulaatiolla. Tutkimuksessa käytän lisäksi tietokonepelejä hermostollisen muovautuvuuden aikaansaamiseksi, jolloin ne voisivat toimia mahdollisena uutena hoitomuotona masennukseen.

Masennuksen ja epilepsian lisäksi tutkimme myös ADHD:tä ja skitsofreniaa. Nämä sairaudet kuulostavat erilaisilta, mutta kaikkien taustalla on mahdollinen häiriö aivodynamiikassa eli siinä, miten aivojen verkosto on järjestäytynyt toimimaan. Suomen Akatemia ja Kela tukevat tutkimustani.

Tavoitteenani on siirtää perustutkimusta kliinisten sovellusten suuntaan. Jos potilailla on ongelmia kognitiivisissa toiminnoissa, kliininen tutkimussuunta rakentaa näyttöä perustutkimusta varten. On tärkeää ymmärtää mekanismeja aivosairauksien takana, koska hoidot ovat kalliita ja vaikeita toteuttaa. Kun mekanismeja ymmärretään paremmin, voidaan niihin kehittää täsmähoitoja.

Epilepsiatutkimuksessa teen myös kansainvälistä yhteistyötä Genovan yliopiston ja milanolaisen Niguardan sairaalan kanssa.

Miten sinusta tuli tutkija?

Lukiossa kemian opettajani oli Ismo Kalkku. Hän antoi minun käyttää iltaisin Helsingin Suomalaisen Yhteiskoulun kemian laboratoriota omien kokeideni tekemiseen. Koska olin ilotulitteista kiinnostunut, suoritin laboratoriossa erilaisia pyroteknisiä kokeita.

1990-luvun puolivälissä, kun opiskelin kemian tekniikkaa kolmatta vuotta, innostuin aivojen toiminnallisen magneettikuvantamisen syntyhetkistä Suomessa. Aivotutkimus on nuorempi kuin monet perinteisemmät tutkimusalat, ja juuri tutkimustiedon vähäisyys veti minua puoleensa.

Omat vanhempani ovat olleet roolimallejani, sillä he molemmat tutkivat mikrobiologiaa. Itse teen paljon tutkimusyhteistyötä oman vaimoni, Helsingin yliopiston dosentin Satu Palvan kanssa.

Mitkä ovat urasi kohokohtia?

Aivodynamiikan ja ihmisen kognitiivisten operaatioiden välisten yhteyksien ymmärtäminen on ollut kiehtovaa. Esimerkkeinä tältä matkalta ovat kaksi tieteellistä artikkeliamme PNAS:ssa, vuosina 2010 ja 2013. Vuoden 2010 artikkelissa kartoitettiin ensimmäistä kertaa aivojen toiminnallista verkostoa suuressa mittakaavassa MEG-menetelmällä. Löysimme ensimmäistä kertaa aivoalueiden väliset vuorovaikutusverkostot, jotka liittyvät työmuistiin, sen eri mekanismeihin ja ylläpitämiseen. Satu Palva jatkaa tätä tutkimusta.

Vuoden 2013 PNAS:n artikkelissa löydettiin ensimmäistä kertaa yhteys kompleksisen aivodynamiikan ja ihmisen käyttäytymisen välillä. Tutkimuksessa näytettiin, että ihmisen endogeeninen ja yksilöllinen aivodynamiikka ennustaa sitä, miten ihmiset suorittavat pitkäkestoista käyttäytymistehtävää. Ihmiset, joilla aivojen toiminta oli lepotilassa hyvin järjestäytynyttä, myös käyttäytyminen noudatti samaa kaavaa. Vastaavasti satunnainen aivojen toiminta lepotilassa näkyi satunnaisena käyttäytymisenä. Tämäkin tutkimus jatkuu edelleen ja olemme havainneet tämän aivodynamiikan olevan keskeinen tekijä masennuksessa.

Mikä on tutkijan tärkein ominaisuus?

Koen resilienssin kykynä vastaanottaa erilaisia vaativia elämäntapahtumia. Sisu taas sisältää lisäksi vahvan palon tehdä asioita. Tutkijalla tulee olla erityisesti vahva palo omaa tutkimusalaansa kohtaan.

Mitä odotat tulevaisuudelta?

Haluan viedä eteenpäin suomalaista aivotutkimusta. Olen päätoimisesti töissä Aallossa, mutta teen edelleen töitä myös Helsingin yliopistolla. Pyrin syventämään Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen ja Helsingin yliopiston neurotieteen tutkimuskeskuksen välistä yhteistyötä. Molemmilla tahoilla on valtavasti annettavaa toisilleen. Aallon vahvuus on neuroteknologiassa, kun taas Helsingin yliopistolla on muun muassa vahvaa neurobiologian ja biolääketieteen osaamista.

Yhteistyötä voi syntyä myös suoraan eri tutkimusryhmien välille, kun löytyy toisiaan täydentäviä vahvuuksia ja yhteisiä kiinnostuksenkohteita.