Pikkusiskon sairaus sai Sampsa Vanhatalon ryhtymään lääkäriksi – nyt hän tekee uraauurtavaa aivotutkimusta lasten hyväksi

Sairauden, kehitysvamman tai kehityksellisen häiriön mahdollisimman varhainen ja tarkka tunnistaminen on oleellista lapsen hoidon kannalta. Suomessa lasten aivotutkimuksessa ollaan monella saralla edelläkävijöitä, mutta alan etenemistä rajoittaa se miten paljon aivojen kehitykseen liittyy vielä tuntemattomia asioita. 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.

Vanhatalon johtamassa Imeväisen aivorytmit -tutkimushankkeessa kehitetään lapsen aivotoiminnan mittaamista ja varhaista diagnosointia helpottavia älyvaatteita. Aivosäätiön tukema monitieteellinen tutkimus on kansainvälisesti ainutlaatuinen.

1. Miksi halusit lääkäriksi ja tutkijaksi?

Pikkusiskoni on joutunut käyttämään pyörätuolia syntymästään asti. Lapsuuden unelmani oli keksiä hänelle parannuskeino. Äitini oli lasten fysioterapeutti, mikä myös inspiroi.

Aloitin tutkijanurani selvittämällä aivojen rakennetta ja välittäjäainemekanismeja eläimillä. Vuosituhannen vaihteessa siirryin professorien Kai Kaila ja Juha Voipio vetämään hankkeeseen, jossa kehitettiin uutta aivosähkökäyrän (EEG) mittausmenetelmää. Sillä pystyi tutkimaan pikkukeskosten aivotoimintaa aivan uudella tavalla. Kehitimme menetelmän yhdessä eläintutkijoiden kanssa, jotka olivat silloin löytäneet kehityksellisesti merkittäviä tapahtumia pienten rotanpoikasten aivoista.

Neurofysiologiassa oli vielä 1960-luvulla tavallista, että ihmisiä ja eläimiä tutkivat tiedemiehet tekivät tiivistä yhteistyötä. Se kuitenkin hiipui 1970-luvulle tultaessa. Me rakensimme vauvojen neurofysiologiassa uutta siltaa ihmis- ja eläintieteiden välille. . Innostuimme valtavasti siitä, että pystyimme selittämään mitä vauvan päässä tapahtuu ja siten tuomaan perustavalla tavalla uutta näkökulmaa. Minulle oli alusta alkaen selvää, että tutkimuksen vaikutusten pitää olla globaaleja. Ei riitä, jos työstäni on hyötyä vain HUSin alueella tai kansallisesti.

2. Mitä tutkit ja miksi?

Lastenlääkärin työ perustuu lapsen ikätasoisen kehityksen arvioimiseen. Baba-keskuksessa tavoitteemme on ollut kehittää lapsen aivojen objektiivisia mittausmenetelmä, jotka antavat lääkärille sellaista tietoa, jota olisi mahdotonta saada vastaanotolla tehtävällä kliinisellä tutkimuksella tai vanhemmilta kyselemällä.

Vertailukohtanamme on lastenneurologian professori Leena Haatajan uraauurtava työ lastenneurologisessa arvioinnissa. Sen jatkoksi kehitämme kolmea eri älyvaatetta: vastasyntyneen aivosähkökäyrän mittaushattua, uni- ja hengitysrytmin seurantaan sopivia unipöksyjä sekä neurologiseen kehitysarvioon tarkoitettua älypotkupukua. Niillä pystytään seuraamaan lapsen aivojen sähköistä toimintaa ja muita aivojen kehittymiseen liittyviä signaaleja hänen luonnollisessa ympäristössään kotona tai päiväkodissa.

Monitieteellisellä työryhmällämme on ollut alusta alkaen jääräpäinen visio siitä mihin haluamme päästä. Minun tehtäväni on koota ihmisiä yhteen, auttaa ja mahdollistaa – sekä pitää tavoite kirkkaana ja pää kylmänä kaikissa tilanteissa.

3. Mitkä ovat tärkeimmät tulokset tähän mennessä?

Kehittämämme MAIJU (Motility Assesment of Infants with JUmpsuit) -älypotkupuku parantaa lapsen liikunnallisen kehityksen varhaista arviointia. Tällä hetkellä huolta herättäneet lapset käyvät yleensä kaksi tai kolme kertaa lastenlääkärin vastaanotolla, ja kehitysarvio tehdään tuon kiireisen vastaanottotilanteen rajoissa. Älypotkupuvun avulla lasta pystytään seuraamaan kotona toistuvasti ja lapsen luonnollisessa ympäristössä. Se antaa huomattavasti enemmän, objektiivista ja oletettavasti tarkempaa tietoa kuin mitä olisi saatavissa vastaanotolla.

MAIJU-puvussa lapsen liikkeen mittaamiseen käytetään tiettävästi ensimmäistä kertaa maailmassa monisensorimittausta. Siinä puvun anturit syöttävät bluetoothin kautta lähellä olevaan älypuhelimeen yli tuhat lapsen liikkeestä tulevaa mittausta joka sekunti. Tekoäly pystyy tunnistamaan lapsen asennon ja liikemallin jokaisen sekunnin kohdalta erikseen.

Tekoälyinsinöörimme Manu Airaksinen on myös kehittänyt automaattisen ikäestimaattorin, jossa älypotkupuvusta tulevat tiedot kertovat suoraan onko lapsen liikkuminen hänen kalenteri-ikäänsä nähden edellä vai jäljessä. Nykyisin neuvoloissa seurataan virstanpylväitä eli osaako lapsi esimerkiksi ryömiä, seistä tai kävellä. Todellisuudessa lapsen motoriikka kehittyy hyppäysten sijaan pikkuhiljaa. Älypotkupuvulla lapsen kehitystä pystytään seuraamaan portaattomasti ja objektiivisesti. Suuri haaste lastenneurologiassa on erilaisten hoitomuotojen vaikutusten mittaaminen ja tietojen saaminen mahdollisimman varhain. MAIJU-puvun avulla eri toimenpiteiden, esimerkiksi fysio-, toiminta- tai taideterapian, vaikutusta lapseen voidaan seurata huomattavasti tarkemmin ja aiemmin kuin ennen. Tämä antaa todella paljon mahdollisuuksia lasten kuntoutuksen kehittämiselle.

4. Mitä seuraavaksi?

Olemme nyt kehittäneet älypuvun pienten lasten kehittyvien aivojen toiminnan seuraamiseen. Se vaati vuosien työpanoksen kymmeniltä ihmisiltä ja paljon rahaa. Seuraavaksi pohdimme muita käyttötapoja vastaavanlaisille älyvaatteille. Voitaisiinko niitä kehittää isompien lasten, ikäihmisten tai Parkinson-potilaiden tutkimiseen?

Ensin tarvittiin tekstiili-insinööri Elina Ilén Aalto-yliopistosta suunnittelemaan varsinainen älyvaate. Mittauksien analysoinnissa tekoäly astui esiin. Aivosäätiön tukemat Manu Airaksinen HUSissa sekä väitöskirjatutkija Einari Vaaras ja professori Okko Räsänen Tampereen yliopistossa rakentavat tekoälyyn työkaluja, joiden avulla uusia älyvaatteita voidaan kehittää huomattavasti lyhyemmässä ajassa ja pienemmillä resursseilla kuin nyt.

5. Mitä Aivosäätiön apuraha merkitsee sinulle ja tutkimusryhmällesi?

Aivosäätiön rahallinen tuki on todella huomattava ja sillä on valtava merkitys. Sen avulla olemme voineet palkata useita väitöskirjantekijöitä ja tekoälyä tutkivan postdoc-tutkijan. Ilman säätiön tukea tutkimuksemme ei olisi toteutunut.

Rahoituksen lisäksi arvostan Aivosäätiöstä saatua henkistä tukea. On ollut hienoa ja kannustavaa tietää, että joukko alan asiantuntijoita pitää työtämme tärkeänä ja uskoo siihen.