Viikkotehtävä 5

1)
a) Conduction Aphasia
http://en.wikipedia.org/wiki/Conduction_aphasia
Ongelma ilmenee kyvyttömyytenä toistaa kuultuja sanoja ja puhetta, vaikka puheen itsenäinen tuottaminen on sujuvaa. Ongelman on uskottu johtuvan yhteyshäiriöstä Wernicken ja Brocan alueiden välillä, mutta uusimmat tutkimukset ovat paljastaneet muita mahdollisia syitä. Yhteyden vaurioituminen johtaa puheen ymmärtämisen (Wernicke) ja puheen tuottamisen (Broca) alueiden yhteistyön häiriytymiseen, josta ongelma syntyy.

b) Visual Agnosia

http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_agnosia
Ongelma ilmenee kyvyttömyytenä tunnistaa visuaalisia objekteja, vaikka niiden tarkka kuvailu (väri, muoto, paikka esim.) olisi sujuvaa. Ongelma johtuu häiriöstä ”mikä”-virrassa, eli ventraalisessa näköinformaation käsittelyvirrassa, tarkemmin lateraalin oksipitaalin kompleksin ja puheentuottamisen alueen (Broca) välillä. Yhteyden häiriö johtaa siihen että tarkasta ulkonäön kuvailusta huolimatta visuaalista objektia ei osata assosioida johonkin ennalta tunnettuun asiaan eikä puheentuottamisen puolelta osata näin myöskään nimetä.

c) Apraxia

http://en.wikipedia.org/wiki/Apraxia
Ongelma ilmenee kyvyttömyytenä suorittaa opeteltuja, tarkoituksenmukaisia liikkeitä huolimatta liikkumisen tahdosta ja fyysisestä kyvykkyydestä liikkeen suorittamiseen. Ongelma johtuu yhteyshäiriöstä etuotsalohkojen ja hienomotoristen alueiden välillä. Häiriön vuoksi opeteltujen liikkeiden toistaminen ei onnistu motorisesti, vaikka niitä osattaisiin verbaalisesti kuvailla.

d) Pure Alexia

http://en.wikipedia.org/wiki/Pure_alexia
Ongelma ilmenee kyvyttömyytenä lukea, vaikka kirjoitustaito on sujuva. Ongelma johtuu visuaalisten alueiden ja Wernicken alueen välisten yhteyksien häiriöstä. Tämä häiriö johtaa siihen että visuaalista ärsykettä ei tunnisteta kielellisesti kirjoitukseksi.

2) Small-world network

http://en.wikipedia.org/wiki/Small-world_network

Small-world verkko tarkoittaa verkkoa jossa naapurisoluista on suora yhteys toisiinsa, ja mistä tahansa verkon solusta pääsee hyvin pienellä määrällä solmuja toiseen verkon soluun. Nimitys tulee siitä, että

Sekä anatomiset yhteydet aivoissa, että aivokuoren neuronien synkronointi toteuttavat small-world verkkojen topologiaa. Aivoissa lyhytaikainen muisti hyötyy verkkotyypistä. Isoimmissa järjestelmissä taas näköjärjestelmä hyötyy verkkotyypistä.

Posted by Maija

Uncategorized - Leave a comment

Viimeinen viikko

Tällä viikolla opimme paljon unesta. Uni olikin jo osalle ryhmästä tuttua, omien lucid-uni kokeilujen ja oman unen “nauhoittamisen” muodossa. iPhonelle löytyy applikaatio nimeltään sleep cycle (http://www.sleepcycle.com/), joka havaitsee sängyn pienistä tärinöistä onko ihminen miten syvässä unessa. Esim. alkoholin vaikutuksen alaisena nukkuessa huomaa ettei kovin syvään uneen tällä päädy.

Tuttuja olivat myös unenpuutoksen aiheuttamat ongelmat, joita osa ryhmästä olin työelämässä ja rankkojen tenttikausien aikana kokenut. Myös ylipaino syntyy hyvin helposti kun ei nuku riittävästi.

Se mikä kurssilla tuli hieman yllätyksenä oli eri eläinten oudot nukkumistavat. Se oli jotenkin hahmotettu aikaisemmin että kaikki eläimet nukkuvat, mutta esimerkiksi delfiinin aivopuoliskojen nukkuminen eri aikoina kuulosti oudolta. Ovatkohan delfiinien toiminnot eri puolilla aivoja, kuten ihmisellä, joten vain osa toiminnoista käytössään?

Se mikä oli kaikille uutta oli unen ja valvetilan kilpailu keskenään. Samoin myös nukkumisen merkitys, josta ei vielä olekaan paljoa tietoa. Olettamus oli että se on luonnollinen tila, jossa aivot järjestelevät asioita, ja keho uusiutuu, kun valvetilan toiminnot on ikäänkuin “sammutettu”.

Uni jakautuu REM ja NREM-vaiheisiin. Unet nähdään REM-vaiheessa ja muistetaan jos herätään tässä vaiheessa. NREM-vaiheessa taas jos herätään niin unet eivät jää muistiin. Unien muistaminen on siinä mielessä jännittävää, että unia jostain lapsuudesta saattaa muistaa hyvinkin tarkasti.

Seuraavaksi opimmekin miten aivoissa toimii jatkuva toiminta. Ennen tätä oli pidetty kohinana mutta nykytietämyksen mukaan se on jotain aivan muuta. Käytiin myös aivojen konnektiivisuutta läpi.

Konnektiivisuus jakautuu seuraaviin asioihin:

* Rakenteellinen konnektiivisuus
* Toiminnallinen konnektiivisuus
* Efektiivinen konnektiivisuus
* Konnektiivisuus ja aivotoiminnan häiriöt

Lopuksi tutustuimme uuteen MEG-MRI-laitteeseen, ja sen kehitykseen. Tämä laite pystyi havaitsemaan todella heikkoja magneettikenttiä, ja senpä takia se pitääkin sijoittaa magneettisuojattuun huoneeseen. Laite vaikutti hyvinkin kiinnostavalta, ja antoi usko siihen että aivotutkimus tulee kehittymään aivan lähivuosina huimasti!

Posted by Jari Jaanto

Uncategorized - 1 Comment

Viikkotehtävä 4

1)
Suomenkielisestä Google Scholarista löytyi artikkeli emootioiden mittaamiseen käytetystä 3E-menetelmästä.

Marika Tähti: Emootiot esille piirtämällä ja kirjoittamalla

Tietojenkäsittelytiede 23 Kesäkuu 2005 sivut 26-41

http://www.cse.tkk.fi/fi/tkt-lehti/a23/26-41.pdf

Tutkimuksen aiheena oli kirjoittajan kollegoidensa kanssa kehittämä 3E-menetelmä (Expressing Emotions & Experiences) emootioiden mittaamiseen etenkin käytettävyystesteissä. Tutkimuksessa käsitellään ensin jo olemassa olevista menetelmistä SAM (Self-Assesment Manikin), Emocards ja PrEmo. Näiden menetelmien todetaan kuitenkin olevan riittämättömiä mittaustarkoituksiin, sillä etenkin SAMin ja Emocardsin tarjoamat kuvavaihtoehdot voivat olla helposti väärinymmärrettävissä käyttäjille tai rajoittaa käyttäjien vastaukset vain yhteen emootioon per tilanne. Näinollen tutkimuksen tarkoitus oli kehittää parempi arviointimenetelmä.

Tutkijat kehittivät 3E-menetelmän, missä käyttäjä voi kuvailla emootioitaan sekä piirtämällä että kirjoittamalla. Menetelmässä pohjakuvana toimii tikku-ukko jolla on tyhjä soikio päänään, sekä päästä lähtevä ajatuskupla ja puhekupla. Näin käyttäjä voi kuvailla emootiotaan, siihen liittyviä ajatuksia ja syitä, sekä tilanteen ympäristöä. Menetelmä on parempi kuin SAM ja Emocards siinä mielessä, että yksilölliset emootiot voidaan kuvata tarkemmin. Kuitenkin yksilöllisten kuvausten yhteenveto on sitä työläämpää mitä yksityiskohtaisempia kuvaukset ovat, joten menetelmä ei sovellu hyvin tilanteisiin joissa kaivataan vain nopeaa yleiskatsausta emootioihin. Emootioiden mittaaminen on enenevissä määrin tärkeää käytettävyyden vahvistaessa asemaansa tuotteen hankintakriteerinä. Parempaan käyttäjäkokemukseen ja –emootioihin päästäkseen täytyy valmistajien pystyä mittaamaan emootioita, ja tässä mittaamiseen on kehitetty varsin toimivalta näyttävä menetelmä.

2)
”Vahvasti emotionaaliset asiat koodaantuvat muistiin paremmin kuin emootioita vähemmän herättävät asiat.”
Tämä seikka viittaisi siihen, että opiskellessa kannattaa etsiä opiskeltavalle asialle aina yhteyksiä isompiin kokonaisuuksiin. Yrittäkää yhdistää asia johonkin aiemmin oppimaanne kokonaisuuteen, tai verratkaa sitä johonkin yleismaalliseen ilmiöön. Yrittäkää vaikka vetää asiasta jonkinlainen ihmiskäytöksen esimerkki, vaikka se olisi kuinka kaukana asian konkreettisesta ympäristöstä.
Yhteyksien luominen vahvistaa emotionaalista kokemustanne asiasta, mikä taas auttaa asian muistiinpainamisessa.

”Voimakkaan stressin yhteydessä muistiin tallentuminen heikentyy”
Tämä vihjaisi siihen että opiskelua ei kannata tehdä kiireessä tai sellaisessa mielentilassa, jossa esimerkiksi yksityiselämän asiat vaivaavat päätä kovasti. Varatkaa opiskelulle riittävästi aikaa ja koittakaa omistaa sille mieluummin harvempi pitkä aikajakso, kuin useita lyhyitä. Näin ehditte rauhoittaa mielenne keskittymään opiskeltavaan asiaan. Älkää myöskään pakottako oppia päähänne, mikäli mielentilanne ei ole avoin. Täysin opiskeluun liittymättömätkin seikat voivat aiheuttaa aivoille stressiä, joka häiritsee opiskelua.

Posted by Maija

Uncategorized - Leave a comment

Oppimispäiväkirja – luento 7

Seitsemännen luennon ensimmäisen puolikkaan aiheena oli neuraalinen koodaus. Informaatio etenee soluissa jo aiemmilta luennoilta tutun aktiopotentiaalin avulla. Tapoja koodata tämä viesti on useita, kuten esimerkiksi laukomistaajuus, laukomissekvenssit tai populaatiokoodaus. Myös hermosolujen välistä synkroniaa käytiin läpi ja kuinka tämä saattaa osaltaan edesauttaa koodausta. Kaiken kaikkiaan luennon ensimmäinen osa oli jostain syystä hieman hankalaa seurattavaa eikä siitä varsinaisesti jäänyt kovin selkeästi asioita mieleen.

Luennon toinen osa keskittyi erilaisiin neurologisiin ja psykiatrisiin sairauksiin. Suurin osa sairauksista olivat nimen tasolla tuttuja jo aikaisemminkin ja olikin mielenkiintoista kuulla näistä hieman enemmän. Huonompi puoli on, että monenkaan sairauden syntymekanismeista ei juurikaan tiedetä.  

Selväksi luennolla kuitenkin kävi, että neurologiset ja psykiatriset sairaudet voivat johtua hyvinkin monesta eri asiasta. Kyseessä voivat olla niin rakenteelliset tai toiminnalliset ongelmat aivoissa kuin myös epämääräisemmin havaittavissa olevat asiat.

Neurologiaan ja psykiatriaan liittyvät sairaudet ovat iso ongelma niin yksilön kuin yhteiskunnankin kannalta. Sairaudet ovat usein todella vakavia ja voivat heikentää elämänlaatua merkittävästi. Niiden parantaminen on usein todella vaikeaa ja kallista ja joskus jopa mahdotonta. Luennon lopulla käytiin läpi erilaisia sairauksien hoidossa käytettyjä menetelmiä. Lääkkeet ovat varmastikin käytetyin menetelmä, mutta mielenkiintoisempia esimerkkejä olivat erilaiset stimalaattorihoidot. Uutta tietoa oli esimerkiksi se kuinka sähköshokkihoitoa käytetään edelleenkin vaikean masennuksen hoidossa. Yhteistä näille monelle menetelmälle tuntuu olevan se, ettei vaikutusmekanismeja tiedetä tarkalleen mutta niiden on käytännössä huomattu auttavan.

Posted by Heikki

Uncategorized - Leave a comment

Excu Työterveyslaitokselle 26.4.

Kurssin kolmas ja viimeinen ekskursio suuntautui Meilahteen Työterveyslaitoksen tiloihin. Heti alkuun jakaannuttiin kolmeen ryhmään, jotka kiersivät kuulemassa TTL:n uusia tuulia kolmessa eri esittelypisteessä. Pienten huoneiden teema tuntui toistuvan täälläkin.

Ryhmässä numero kaksi pääsimme ensin kuulemaan millaista unitutkimusta TTL:llä tehdään ja miten. Unilaboratoriossa tutkittiin univajeen vaikutusta työkykyyn. Opimme että jo yksi huonosti nukuttu yö voi alentaa työkykyä. Tätä univajetta ei myöskään usein voida korjata pelkällä yhdellä hyvin nukutulla yöllä, vaan “normaalitasoon” palautumiseen vaaditaan useampi yö. Unimittaukset eivät kuitenkaan ole ongelmattomia, sillä aihepiiri on varsin henkilökohtainen, eivätkä laboratorio-olot vastaa oikeaa elämää tarpeeksi. Mittaustavoista mainittiin EKG, EEG ja silmänräpäysten kestojen mittaus. Hyvä ja asiaa konkretisoiva huomautus oli, että työterveyden tutkimusta rahoittavat yritykset, joille tutkimus täytyy nimenomaan perustella taloudellisin syin: hyvä terveys, parempi tuotto. Lopuksi pääsimme vilkaisemaan unihuoneisiin, joissa nukkumista tarkkaillaan.

Seuraavana oli vuorossa työmuistin tutkimuspiste. Pienessä tutkimushuoneessa oli tietokone, jolla meille esiteltiin erästä testitehtävistä. Testattavana olivat multitaskauskyvyt, ja testissä pyydettiin painamaan jompaa kumpaa oikeasta ja vasemmasta näppäimistön näppäimestä sen mukaan, oliko näytöllä näkyvän kirjain-numero -parin numero pariton vai parillinen, tai kirjan konsonantti vai vokaali. Tehtävää hankaloitti se, että yhdistelmät esiintyivät keskitasolle piirtyvän viivan ylä- tai alapuolella, ja tästä riippuen piti keskittyä joko numeroon tai kirjaimeen. Katseen lukitsemisen välttämiseksi yhdistelmät ilmestyivät sivusuunnassa hieman eri kohtiin joka kerta. Muutaman ryhmäläisen toimittua koekaniinina testin demoamiseksi, keskustelussa spekuloitiin mm. oppimisen ja väsymisen vaikutusta testisuoritukseen. Oppimista toki ilmenee, mutta testitulosta tasoittaa ajan myötä kasvava väsymys. Siinä missä testinaikaiset mittaukset (esim. EEG) eivät tässä kontekstissa tarjoa kovinkaan paljoa lisäarvoa tuloksiin yksilöllisyytensä vuoksi, seulataan testihenkilöiden taustat tarkkaan, jotta mahdollinen työuupumus voidaan havaita.

Viimeisenä esittelypisteenä oli vuorossa piristävä vekotinhuone. Huoneessa tutkittiin tulevaisuuden käyttöliittymiä, ja pääsimmekin tarkastelemaan katseen seuraamiseen kehitettyjä silmälaseja. Riemastuttavasti demoefekti ei näyttäytynyt, vaan näimme lasit ihan toiminnassa. Lasit oli kasattu ihan alusta lähtien TTL:n laboratoriossa. Kaupallisien valmistajien vastaavia tuotteita löytyy jo markkinoilta, mutta ne ovat hyvin tyyriitä, joten halvempaa on rakentaa omat, etenkin koska TTL:n käyttötarkoitus laseille eroaa kuitenkin näiden valmistajien aikomista. Laseilla voitiin tutkia mm. tarkkaavaisuutta ja vireystilaa, sekä ihan käyttöliittymien kiinnostavuutta. Lasien esittely oli varsin aikatehokas, joten ehdimme tutustua myös laboratorion muihin ihmeisiin, kuten 7.1 kaijutinjärjestelmään, tuntosensorein miinoitettuun lattiaan, ja kameramallinnusta käyttävään isoon kosketusnäyttöön. Kosketusnäytön hauskalla sovelluksella päästiin soittelemaan modernia musiikkia käsin, käyttämällä horisontaalista suuntaa äänenkorkeuden säätämiseen ja vertikaalista suuntaa äänen voimakkuuden säätämiseen.

Posted by Maija

Uncategorized - Leave a comment

Oppimispäiväkirja – Luento 6

Nyt päästiin kurssin mielenkiintoisimpaan osioon, ainakin allekirjoittaneen mielestä. Aivot ja niiden fyysinen koostumus ja toiminta vs. ajattelu ja tunteminen. Huhhuh. Toisaalta se on mielenkiintoisen hienoa, miten pikkutarkasti joillain alueilla voidaan tätä toiminnanohjausta säädellä ihan fysiologisin keinoin. Toisaalta se pistää miettimään. Onko se lopulta ennalta laskettavissa ja kemikaalein ohjattavissa, mikä elokuva saa meidät vollottamaan tai kenet valitsemme kaasoksi/best maniksi häissämme?

Luennolla opittiin, että toiminnanohjaus on vahvasti sidoksissa otsalohkojen alueeseen. Muisti (pitkäaikaiset tavoitteet) ja tiedon filtteröinti (vain tavoitteen kannalta oleellinen käsittelyyn) ovat kaksi olennaista rakennusainesta toimintaa ohjatessa. Emootiot ja ongelmanratkaisu vaikuttavat toimintaamme motivaation ja oppimisen muodossa. Lopulta toiminta konkretisoituu motoriikan kautta.

Meille esiteltiin myös kolme tapaa mitata toiminnan ohjausta: Stroopin väri-sana -testi, sanafluenssitesti ja Wisconsinin korttilajittelutesti. Siinä missä testien perusmekaniikka on varsin yksinkertainen, on kiehtovaa mitä itse testituloksista voidaan tulkita. Etenkin perseveraatio nousee näissä tehtävissä esiin, ja sai miettimään tuon ominaisuuden tärkeyttä jokapäiväisessä elämässä. Kaikkihan ei suinkaan mene aina suunnitelmiemme mukaan, itseasiassa voisin olla valmis uskomaan että kohtaamme päivittäin vähemmän odottamiamme asioita, kuin odottamattomia. Tämä luennon asia sitoutuu hienosti tosielämään ihan vain muistelemalla niitä hetkiä kun lapsuudessamme äiti tai isä on todennut että “aina ei saa mitä haluaa”. Sitä alkaa kummasti arvostaa kykyä sopeutua muutoksiin tästä perspektiivistä katsoen.

Oli mielenkiintoista nähdä kuinka yksityiskohtaisesti erilaiset motoriikkaan liittyvät alueet on voitu kartoittaa otsalohkoissa: Hienomotoriset toiminnot ja nopeuden ja voiman säätely primaarilla aivokuorella, liikesarjojen hallinnointi esimotorisilla alueilla ja liikkeiden ajoittaminen etuotsalohkoissa. Otsalohkojen kanssa yhteistyössä toiminnan ohjaamisessa ovat myös tyvitumakkeet ja pikkuaivot.

Ajatuksiaherättävää oli myös kuulla kuinka vahvasti dopamiini vaikuttaa toiminnanohjaukseen. Voidaanko slogan “hyvä ruoka, parempi mieli” johtaa pidemmälle tämän pohjalta: “hyvä mieli, parempi elämä”? Tämä tietysti olettaen että toiminnanohjaamisella pyrimme parempaan elämään. Jotenkin kutkuttava ajatus noin filosofiselta kannalta olisi kyllä, että rajattoman tiedon sijaan hyvä mieli olisi avain hyvään elämään. Toisaalta onko se sitten jotenkin niin mullistava ajatus kun katsoo ympärilleen? 🙂

Joku voisi sanoa, että tunteet erottavat meidät koneista, mutta hassua on, että itseasiassa tunteet mahdollistavat meidän konemaisuutemme, vaikutuksellaan muistamiseen ja tiedonkäsittelyyn. Oli hyvä että tässä jo esitellään tunneteorioiden perusteet, vaikka teorioita onkin huomattavasti enemmän kuin kaksidimensioinen valenssi-vireys -kartoitus ja perustunteisiin jako. Mielenkiintoista on, miten esitetyt perustunteet tuntuvat ryhmittyvän kaksidimensionaaliseen esitykseen. Etenkin valenssin negatiiviselta puolelta tuntuu löytyvän useampi perustunne kuin positiiviselta puolelta (viittaus aivojen toiminnan jatkokurssin asiaan). Olisiko tässä yhteys esitettyyn tietoon, että kokonaisuudessaan oikea puoli aivoista käsittelee tunteita enemmän, kun taas positiiviset tuntemukset aktivoivat enemmän vasenta puolta. Onko meidän fyysinen rakenteemme luonnostaan pessimistinen?

Opimme myös eri emotionaaliseen toimintaan liittyvien alueiden tehtävienjakoa: Orbitofrontaalikorteksi ja emotionaaliset vihjeet päätöksenteossa, mediaalinen otsalohko ja riskinotto, amygdala ja pelko. Eritoten amygdala näistä kiinnostaa. Millaista olisi elämä jos ei osaisi pelätä mitään? Eikö pelko juuri ole yksi selviytymisen peruselementeistä. Siinä missä pelko mielletään yleensä hyvin negatiiviseksi asiaksi, on kiehtovaa näinkin fysiologisella tasolla törmätä siihen, että pelko kuitenkin on tekemisissä hyvin monien sosiaalisten ja tiedonkäsittelyllisten prosessien kanssa. Tyhmä on se joka ei pelkää, rohkea on se joka pelkää mutta tekee silti.

Posted by Maija

Uncategorized - Leave a comment

Ekskursio 2: Elekta Neuromag

Toisen ekskursion kohteena oli Elekta Neuromag Hakaniemessä. Elekta on ruotsalainen lääketieteellisen tekniikan alan yritys, jonka Suomen osasto keskittyy MEG-laitteiden kehitykseen. Ensimmäisen esityksen alkuun käytiin läpi yrityksen historiaa ja syntyvaiheita HUS Biomagin spin-off yrityksenä. Nämä sinänsä olivat ihan mielenkiintoista tietoa, kuten myös MEG-laitteen kehitys lähtien ensimmäisistä 1- ja 4-kanavaisista malleista päätyen nykyiseen 306 kanavaiseen.

MEG-laitteen toimintaperiaate tuli muutenkin todella hyvin selväksi. Uutena tietona tuli esimerkiksi SQUID-anturien tarvitsema erittäin kylmä lämpötila (~4K) sekä kuinka anturien ja aivojen välinen etäisyys on suuri tekninen haaste, mikäli mittauksen tarkkuutta halutaan parantaa. Mieleen jäivät myös kuinka MEG:llä voidaan tutkia peilisolujärjestelmää sekä minkälaisia kliinisiä sovelluksia laitteella on. Kokonaisuudessaan ensimmäinen luento oli todella mielenkiintoista seurattavaa ja sen aikana sai hyvän käsityksen yrityksestä ja sen kehittämästä laitteesta.

Toinen luento keskittyi signaalinkäsittelyyn ja suodatukseen. MEG-signaalien ollessa todella heikkoja on signaalinkäsittely aivan ratkaisevassa roolissa, jotta datasta saadaan jotain järkevää irti. Esityksessä käytiin läpi kaksi Elektan kehittämään menetelmää kohinanpoistoon, joista toinen perustui tilastolliseen tyhjässä tilassa olevan kohinan poistamiseen ja toinen fysiikan lakeihin. Yksityiskohdat menetelmistä eivät tarkalleen jääneet mieleen. Kalvojen piti tulla noppaan, mutta eipä ole näkynyt.. Muutenkin tässä osiossa kalvoissa olleet matemaattiset kaavat yms. olivat ehkä hieman liikaa tällaiseen esitykseen liitettäväksi. Kaiken kaikkiaan kuitenkin mielenkiintoinen luento tämäkin ja hyvin selkeästi esitetty.

Lopuksi kävimme vielä katsomassa MEG-laitetta toiminnassa ja saimme seurata, kuinka häiriön poistaminen vaikuttaa signaaliin ja minkälaisia häiriöitä esim. lattian tärähdys aiheuttaa.

Posted by Heikki

Uncategorized - Leave a comment

Viikkoharjoitus 3

1. Lähde valitsemastasi lihaksesta seuraamaan liikesignaalia taaksepäin, ja kuvaa mistä hermoston rakenteista liikekäskyt tulevat. Mistä tahdonalainen liike mahtaa saada alkunsa?

Lähdetään liikkeelle reisilihaksesta. Reisilihaksen lihassoluun tuo supistumiskäskyn alfamotoneuroni, johon käsky on tullut kortiskospinaalirataa pitkin. Kortiskospinaalirata on saanut liikekäskyn motoriselta aivokuorelta.

Tahdonalaisen liikkeen koordinointiin osallistuvat useat aivojen osat. Tyvitumakkeet ja pikkuaivot osallistuvat liikkeen ohjaukseen ja ajoitukseen. Viimeisin käsky tahdonalaisesta liikkeestä lähtee motoriselta aivokuorelta. Tarkka paikka riippuu siitä, minkälaisesta liikkeestä on kyse. Esimerkiksi tahdonalaiset massaliikkeet aktivoivat Brodmannin alueita 6 ja 8. Toisaalta taas hienosäätöä vaativat tarkemmat liikkeet ovat lähtöisin alueelta 4.

Lähteet:

https://staff.jyu.fi/Members/tjrantal/Luento

http://www.biomag.hus.fi/braincourse/L8.html

2. Kuinka eri aistinreseptorien ominaisuudet vaikuttavat siihen, millaista tietoa ympäristöstä poimitaan, kuinka aivot sitä käsittelevät, ja miten havaitsemme ympäristömme? Antakaa esimerkkejä.

Ihmisellä on viisi aistia: näkö, kuulo, haju, maku ja tuntoaisti. Määrittelijästä riippuen voidaan listaan lisätä myös tasapainoaisti ja sisätuntemusaisti. Aistit ovat ihmisen “input”-järjestelmä, jonka kautta saamme tietoa meitä ympäröivästä maailmasta. Ihmisen aistima maailma eroaa kuitenkin huomattavasti esimerkiksi koiran tai lepakon aistimasta maailmasta. Meidän maailmankuvamme rakentuu niistä rakennuspalasista, mitä aistielimemme kykenevät erottamaan.

Aistielinten aistimistoiminnot perustuvat joko kemialliseen tai mekaaniseen ärsytykseen. Mekaanisesta ärsytyksestä on esimerkkinä vaikkapa kuulo, jossa tärykalvon simpukkaan välittämät ilmanpainevaihtelut saarvat karvasolut värähtelemään. Värähtely tulkitaan signaaliksi sekä paikka- että taajuuskoodauksen avulla. Värähtely signaalin alullepanijana kuitenkin rajoittaa kuulemiemme taajuuksien määrää hermosolujen toiminnan ja signaalintulkinnan takia. Korvan fyysinen rakenne on yksi suurista tekijöistä kuulon rajoittajana. Ihmisen korvat ovat staattisesti paikallaan, mutta esimerkiksi koirat voivat suunnata korvansa äänenlähdettä kohti, täten tarkentaen kuuloaistimustaan. Koirat voivat myös havaita korkeampia ääniä kuin ihminen, mitä hyödynnetään mm. koirapilleissä.

Aistien “havaintoalueisiin” voi myös vaikuttaa yksinkertaisesti kunkin aistitiedon prosessointiin varattujen solujen määrä. Tästä toimii taas esimerkkinä ystävämme koira, jonka hajuaistin tulkintaan varattuja soluja on jopa 200 miljoonaa, kun taas ihmisellä noin viisi miljoonaa.

Ihmisen sähkömagneettisen säteilyn havaitseminen rajoittuu valon näkemiseen ja lämpötilojen aistimiseen. Näköaisti on esimerkki kemiallisesta ärsytyksestä, missä fotonin absorboituminen saa aikaan kemiallisen reaktion, joka puolestaan ärsytyskynnyksen saavuttaessaan laukaisee signaalin. Ihmisellä on silmässään paljon enemmän valon intensiteettiin erikoistuneita soluja, kuin väreihin erikoistuneita soluja. Silti aistimme värejä huomattavasti paremmin verrattuna esimerkiksi hevoset. Näköaistiamme rajoittavat solujen aallonpituusherkkyysalue, sekä solujen fyysiset ominaisuudet. Esimerkiksi monilla eläimillä verkkokalvon alla sijaitsee valoa heijastava kerros, joka johtaa tarkempaan pimeänäköön. Ihmisillä silmän solujen fotoneja “havaitseva” osa on itseasiassa solukerroksen alimmaisena, pois päin valosta, mutta esimerkiksi mustekaloilla tämä osa on valoon päin. Millaiselta maailma sitten näyttäisikään mustekalan silmin?

Lähteet:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Aisti
http://koiralinna.blogit.fi/aistien-hurmaa/
http://www.hevostietokeskus.fi/index.php?id=320

3. Minkälaisiin näköärsykkeiden ominaisuuksiin erikoistuneita alueita aivokuorelta löytyy ja missä ne sijaitsevat? Millaisia yhteyksiä näiden alueiden välillä on ja kuinka ne heijastavat näköinformaation käsittelyn järjestymistä aivoissa? Tukevatko omat kokemuksesi näkökentän eri piirteiden käsittelyn tiukkaa eriyttämistä?

Aivokuoren alue V1 lähettää signaalit eteenpäin alueille V2-V5 ja nämä ovat kytkeytyneet vielä eteenpäin. Esimerkiksi V1:n alue 17 lähettää väri-informaatiota alueelle V4 ja liikeinformaatiota alueelle V5.

V1 4Cb välittää blobeina että interblogeina tietoa kerroksille 2-3. Blobien ja Interblobien ero tulee vastaan siinä että interblobit havaitsevat muotoja, suuntaherkkyyttä, värirajaherkkyyttä ja ovat paremmat resoluutioltaan kun taas blobit havaitsevat paremmin värejä, mutta eivät muotoja. Nämä johtavat sitten V2:n kautta kerrokselle V4, jossa on paljon soluja jotka ovat erikoistuneet värinäköön. V4:ssä on myös soluja jotka ovat erikoistuneet subjektiiviseen väriin.

Aivokuoren alue V3 käsittelee orientaatiota ja aivokuoren alue V5 on erikoistunut liikkeeseen. Tieto näille kuoren alueille kulkee M-linjaa pitkin V1:ltä suoraan ja V2:n leveiden juovien kautta.

Se että värinäkö ja muoto ovat erotettuna toisistaan tukee hyvin käsitystäni. Ihminen pystyy katsomaan mustavalkoista elokuvaa ja värielokuvaa, ja tunnistamaan ihmiset näistä hyvin. Samoin mustavalkoisia kuvia katsoessaan hän tunnistaa eri ihmiset. Yksi käytännönläheinen esimerkki voisi olla Aku Ankan taskukirjat 80-luvulta joissa painoteknisistä syistä joka toinen aukeama oli väritön. Kun näitä sarjakuvia luki, ei tätä värien puuttumista tarinoissa oikeastaan huomannut. Värit jotenkin “kuvitteli” muotojen joukkoon.

Sama pätee myös liikkeen kanssa. Periaatteessa mistä tahansa muodoista ja väreistä syntyvä biologinen näkö (pisteistä koostuva eläin) on tunnistettavissa.

Lähteet:
* http://www.biomag.hus.fi/braincourse/L1.html
* Luentokalvot
* Luentomoniste
* Havaitseminen -kurssi: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/t-75.4900

Posted by Jari Jaanto

Uncategorized - 1 Comment

Oppimispäiväkirja, luento 5

Tällä kertaa opittiin paljon tarkkaavaisuudesta ja muistista. Tarkkaavaisuus-osiossa käsiteltiin hyvin paljon samoja asioita, kuin mediatekniikan laitoksen havaitsemisen kurssilla (https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/t-75.4900/etusivu). Psykofysiikka oppiaiheena on tuttua, ja siihen liittyvät tutkimukset. Näistä täydentäisin luentoa Weberin lailla, eli “juuri havaittavalla erolla”. Ihmiset havaitsevat esimerkiksi tietyssä havainnossa juuri ja juuri 10% kasvun, joka tarkoittaa että 100 mitattua yksikköä kasvaa 110:ksi ja 200 220:ksi ennenkuin ero huomataan. 200->210 ei havaita. Lisätietoja aiheesta voi katsella esim. http://www.stat.fi/tup/tietoaika/tilaajat/ta_07_03_kuusela.html ja havaitsemisen kalvot.

Myös luennoilla mainittu gestalt-psykologia ja jännittävät kuviot ovat havaitsemisen kurssilta tuttuja. Ohessa muutama liitteeksi Rubinin maljakko, joka pistää aivot solmuun sitä mukaa missä silmät ovat. Joko näkyvillä on maljakko tai kahdet kasvot:

Rubinin maljakko

Luennolla mainittu hälyäänistä poimittu oma nimi on muuten jännä juttu. Ei toimi pelkästään kuuloaistin kanssa, vaan myös muidenkin aistien kanssa, joten on syvemmällä tasolla. Itse kun tulee käytettyä hyvin paljon konetta ja nähtyä paljon tekstiä, niin jos oma nimimerkki vilahtaa jossain, niin pää rekisteröi sen kyllä heti. Kaikki muu teksti menee ohi kuin “kohinana” jos ei kiinnitä huomiota. Sydän pomppaa aina kun joku esim. mainitsee irkissä nimen.

Tätä olisi mahtava oppia hyödyntämään esimerkiksi käyttöliittymäsuunnittelussa. Monet ikonithan, kuten esim play-nappi on niin universaali ja tunnistettava, että löydämme helposti käyttöliittymästä kuin käyttöliittymästä tämän hetkessä. Uskoisin että myös muita esimerkkejä löytyy, nytkun asiaa reflektoi tarkemmin mielessään.

Tarkkaavaisuudesta mainittu keskittyminen pään sisäisiin mentaalisiin prosesseihin laittoi miettimään, että eikö tässä introspektiosta puhuttu? http://fi.wikipedia.org/wiki/Introspektio Introspektio onkin sitten filosofia ja systeemiäly -kurssilta tutumpi. Tätä on tullut mietittyä, että missä tämä itse aivoissa tapahtuu, ehkä se nyt saa vastauksen.

Kun luennolla puhuttiin konstanssisesta havaitsemisesta eli luokittelusta koon, muodon, värin jne. mukaan ja käytettiin esimerkkinä 7-vuotiasta tyttöä joka ei tunnistanut lankapuhelinta puhelimeksi, alkoi mieleen tulla ohjelmistotestaus. Ohjelmistotestauksessa monesti testataan pilottiversiota ihmisillä ja voi käydä monesti siten etteivät he ymmärrä käyttöliittymää => eivätkä osaa käyttää tuotetta. Tässä on itseasiassa jälleen yhtymäkohta aivokurssin ja mediatekniikan välillä. Tulee myös mieleen että tietyt käyttöliittymät voivat olla tehtyjä vain tiettyihin kulttuureihin, joissa on opittu tiettyjä asioita ympäröivästä maailmasta, esimerkiksi juuri tuo lankapuhelin. Nykyäänhän eivät nuoret tietokoneen käyttäjät ymmärrä esimerkiksi mitä windows-ohjelmien levykkeen kuva Tallenna -kohdassa merkitsee, koska he eivät tälläistä ole koskaan käyttäneet!

Muisti

Muisti onkin sitten jännittävä juttu. Tietotekniikkaa opiskelleena erilaiset fyysiset tallennusvälineet ovat tuttuja niin viiveputkista, ferriittirenkaiden kautta nykyisenkaltaisiin muistipiireihin. http://en.wikipedia.org/wiki/Delay_line_memory http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_core_memory. Aivoistahan ei tunneta vielä kovin tarkkaan miten muisti toimii, tai miten “tieto tallennetaan”, mutta uskoisin että tämä mahdollistuu paremmin tulevaisuudessa.

Muisti monesti jaetaan pitkäkestoiseen ja lyhytkestoiseen muistiin. Pitkäkestoinen muisti jakautuu Pitkäkestoinen muisti jaetaan deklaratiiviseen ja ei-deklaratiiviseen muistiin. Deklaratiivinen muisti tarkoittaa että tapahtumat on palautettavissa takaisin mieleen. Episodinen muisti pitää sisällään tapahtumat ja semanttinen muisti pitää sisällään paikat ja esineet. Ei-deklaratiivista muistin sisältöä ei voida palauttaa mieleen, koska kyseessä on enemmänkin lihasmuisti, mutta kokeilemalla selviää.

Lyhytkestoinen jaetaan sensoriseen ja työmuistiin. Työmuistista mainittakoon, että vaikka tänne mahtuukin vain vähän tavaraa, kuten esim. 7 numeroa, niin sinne mahtuu 7 opittua osaa. Esimerkiksi puhelinnumero 040 123 4567 muistuu mieleen kolmena palana työmuistissa. Tästä mainittakoon että esim. shakinpelaajat jotka ovat treenanneet vuosikausia, muistavat siirtojen sarjoja ja pelitilanteita juuri tällä tavalla. Kun aloittelijalle mahtuu vain muutama liike päähän, niin mestarille mahtuu muutamien liikerata-strategioiden sarjat työmuistiin.

Posted by Jari Jaanto

Uncategorized - Leave a comment

Oppimispäiväkirja, luento 4

Neljännellä luennolla professori Risto Ilmoniemi käsitteli eri aistien toimintaa, motorisia järjestelmiä sekä yleisimpiä käytössä olevia aivokuvantamismenetelmiä.

Perusasiat näkö- ja kuuloaistin osalta olivat tuttuja jo ennestään mutta muutamia uusiakin havaintoja tuli tehtyä. Kuuloaistin osalta esimerkiksi karvasolujen toiminta mekaanisina reseptoreina ja kuinka ääniaalto muuttuu sähköiseksi hermoimpulssiksi oli mielenkiintoista tietoa. Kuulohermot osoittautuivat myös olevan todella herkkiä juuri tietyille taajuuksille.

Näköaistia tarkasteltiinkin hieman tarkemmin. Mieleen jäi kuinka verkkokalvon 100 miljoonalta reseptorilta tieto siirtyy noin miljoonaan näköhermon aksoniin. Silmä siis pakkaa informaatiota melko voimakkaasti. Mielenkiintoista oli myös kuinka tietyn tyyppiset näköhavainnot aktivoivat tiettyjä osia avoista. Tämän takia vamma tietyssä osassa aivoja voivat aiheuttaa kyvyttömyyden havaita jotain spesifistä asiaa kuten esim. kasvojen tunnistusta.

Motoristen järjestelmien osalta tuli ehkä eniten uutta asiaa. Motorisia toimintoja säätelevät liikeaivokuori sekä pikkuaivot ja toiminta on hyvin pitkälle automatisoitua ilman, että pitää varsinaisesti ajatella tekevänsä jotain. Rytmigeneraattorit liikesarjojen muodostajina vaikuttivat todella mielenkiintoisilta.

Luennon lopulla käsiteltiin vielä erilaisia kuvantamismenetelmiä. Päällimmäisenä jäi mieleen, että kuvantamismenetelmillä saadaan tietoa aivojen tilasta. Aivojen tilalla taas voidaan tarkoittaa montaa eri asiaa, kuten rakennetta, toimintaa, sähköistä tilaa, verenkiertoa yms. Osa esitellyistä kuvantamismenetelmistä olikin tuttuja Biomag-vierailun tiimoilta ja kovin paljon uutta tietoa tästä osiosta ei irronnut.

Posted by Heikki

Uncategorized - Leave a comment