Älyvaate nopeuttaa vauvan kehityshäiriön havaitsemista

Kliinisen neurofysiologian professori Sampsa Vanhatalo perusti HUS Lastensairaalan yhteydessä toimivan BABA-keskuksen vuonna 2013. Keskus kokoaa yhteen vauvojen aivotoimintaa tutkivat ryhmät HUSissa ja Helsingin yliopistossa, ja sen yhteydessä toimii noin 30 tutkijaa ja neljä tutkimushoitajaa. Ryhmän jäsenet ovat koulutukseltaan eri alojen lääkäreitä, insinöörejä, fyysikoita, matemaatikoita ja psykologeja sekä näiden alojen opiskelijoita.

Kahden ensimmäisen elinvuoden aikana lapsi opettelee valtavan määrän asioita. Aivojen kehityksen kiihkeä vaihe alkaa jo ennen syntymää ja jatkuu varhaisen lapsuuden ajan. Suomessa lasten aivotutkimuksessa ollaan monella saralla edelläkävijöitä, mutta aivojen kehityksestä tiedetään edelleen hämmentävän vähän. Sairauden, kehitysvamman tai kehityksellisen häiriön aikainen diagnosointi on kuitenkin kuntoutuksen kannalta oleellista. HUS Lastensairaalan yhteydessä toimivan BABA-keskuksen Imeväisen aivorytmit -tutkimushankkeessa kehitetään lapsen aivokäyrän mittaamista ja varhaista diagnosointia helpottavia älyvaatteita. Aivosäätiön osittain rahoittama monitieteellinen tutkimus on kansainvälisesti ainutlaatuinen.

Ihmisen kehitykseen vaikuttavat monet asiat: perinnölliset ja yksilölliset ominaisuudet, yksilöllinen kypsymistahti, tunne- ja vuorovaikutuskokemukset sekä muut virikkeet ja toiminnot. Myös lapsen kohtelu sekä unen, ruoan ja ulkoilun sopiva määrä vaikuttavat aivojen kypsymiseen ja muotoutumiseen. Päivän vahvat kokemukset läheisten ihmisten ja ympäristön kanssa sekä kielen ja liikkeiden harjaantuminen siirtyvät pienen lapsen aivoihin muistijäljiksi, jotka vakiintuvat unen aikana. Aivot järjestäytyvät konkreettisesti niin, että osa hermosoluyhteyksistä säilyy ja vahvistuu käytön seurauksena, kun taas heikot ja käyttämättömät yhteydet karsiutuvat pois.

Vastasyntyneen aivot ovat vielä keskeneräiset, mutta erityisen joustavat ja herkät oppimaan. Ensimmäisten elinvuosien aikana aivot rakentavat itseään ja siksi aivojen muovautuminen on nopeampaa kuin koskaan sen jälkeen. Aivojen muovautuvuus säilyy kuitenkin jossain määrin koko eliniän.

Vauvan aivosähkökäyrän mittaaminen on haastavaa

Vastasyntyneiden neurologinen tutkimus on edelleen pitkälti käsityötä ja havainnointia, muun muassa jäntevyyden, refleksien ja liikemallien arviointia sekä vuorovaikutuksen ja reagoinnin tarkkailemista. Vastasyntynyt ei pysty kertomaan omista tuntemuksistaan, mikä tuo diagnosointiin omat haasteensa. Myös vauvan vireystilalla on iso merkitys havaintoihin. Lopulta on vielä usein haastava tulkita löydöksiä eli erottaa millä pienen vauvan neurologisilla poikkeavuuksilla on merkitystä myöhempään elämään.

Aivosähkökäyriä (EEG) seurataan usein tehohoidon aikana. Vauvan EEG-mittausten hyvä tulkinta vaatii erityisosaamista, jota löytyy hyvin harvasta paikasta maailmalla.

– Keskimäärin teho-osaston hoitaja tekee vain yksittäisiä EEG-virityksiä vuodessa. Se on liian vähän kokemuksen karttumiseen. EEG-monitorointia on vaikea opettaa kaikille, varsinkin kun henkilökunnan vaihtuvuus on suurta. Lisäksi sähkökäyrän analyysin tekeminen on hidasta ja lääkäriltä asiantuntemusta vaativaa työtä, HUS Lastensairaalan yhteydessä toimivan BABA-keskuksen johtaja, kliinisen neurofysiologian professori Sampsa Vanhatalo kertoo.

Älyvaate antaa tietoa, jota ei käsin tai silmämääräisesti saada

Sampsa Vanhatalon vetämässä Imeväisen aivorytmit -tutkimushankkeessa kehitetään kolmea eri älyvaatetta: vastasyntyneen aivosähkökäyrän mittaushattua, uni- ja hengitysrytmin seurantaan sopivia unipöksyjä sekä neurologiseen kehitysarvioon tarkoitettua älypotkupukua. Niillä pystytään seuraamaan aivojen sähköistä toimintaa ja muita aivojen kehittymiseen liittyviä signaaleja.

Pienten lasten aivojen tutkimus on käsityötä, jossa tulosten tarkkuus ja tulkinta riippuu paljon kokemuksesta. Nykyisen tutkimustiedon perusteella esimerkiksi CP-vamman kuntoutus pitäisi aloittaa jo alle puolen vuoden iässä eli ennen CP-vamman oireiden kehittymistä, jotta saavutettaisiin paras mahdollinen vaikutus lapsen liikuntakyvyn suhteen. CP-vamman varhainen diagnostiikka lapsen ensikuukausina on kuitenkin vaativaa.  Objektiivinen mittausmenetelmä, kuten nyt kehityksessä oleva kotona käytettävä älypotkupuku antaa lääkärille sellaista lisätietoa, jonka saaminen on mahdotonta tavallisella lääkärin vastaanotolla.

Poikkeavuudet pyritään havaitsemaan ennen kehityksellisen dominoefektin syntymistä

– Aivojen kehitys toimii kuin domino: Edellinen vaihe on välttämätön seuraavalle, ja jos yksi vaihe menee pieleen, se vaikuttaa paljon ja pitkälle jatkovaiheisiin, Sampsa Vanhatalo sanoo.

– Pyrimme siksi löytämään poikkeavuudet aivan alkuvaiheissa eli ennen kehityksellisen dominoefektin syntymistä.

Aivosäätiön osittain rahoittama tutkimushanke on maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen: siihen kuuluu omien alojensa huippuosaajia – neurofysiologeja, lastenneurologeja, lastenlääkäreitä, neuropsykologeja, matemaatikkoja ja tekoälyinsinöörejä. Vanhatalon mukaan aivotutkimuksen alalla tarvitaankin erityisesti monitahoista verkostoitumista.

Neurologisen varhaisdiagnostiikan hankkeet eivät toteudu ilman säätiörahoitusta

Suomessa lasten aivotutkimus on kansainvälisesti korkealla tasolla. Sen sijaan monen muun länsimaan yliopistosairaaloissa ei välttämättä ole yhtään lääkäriä, joka osaisi tehdä vauvan EEG-mittauksia.

– Myös liian pitkä tutkimusprojektien sisäinen sykli vaikeuttaa aivotutkimusta ja hoitojen kehittämistä. Meidän on vaikea kehittää hoitomuotoja, jos aivojen kehitystä arvioidaan vasta kahden tai neljän vuoden iässä. Varhaisilla neurologisilla mittareilla on mahdollisuus lyhentää tutkimusprojektien kestoa jopa vuosilla ja se hyöty koituu suoraan kliiniseen toiminnan parhaaksi, Vanhatalo sanoo.

Neurologisen varhaisdiagnostiikan alueella saavutettava mahdollinen terveyshyöty on huomattava, mutta alalla ei ole vielä syntynyt suurta kaupallista aktiivisuutta. Siksi kaupalliset rahoituskanavat ovat vähissä ja lähes kaikki alan kehitys nojaa ei-kaupalliseen rahoitukseen. Suomessa säätiöiden antama huomattava tuki on mahdollistanut merkittäviä hankkeita, joilla ei muuten olisi mitään mahdollisuutta toteutua.