Tutkimuksessa käytettiin infrapunavaloon perustuvaa kokeellista mittauslaitetta, jonka avulla pystyttiin selvittämään aivojen verenkierrossa tapahtuvia muutoksia normaalin unen ja hengityskatkosten aikana.
Samalla kehitettiin menetelmiä, joilla kyettiin parantamaan mittausten tarkkuutta poistamalla päänahan verenkierron ja liikkeiden aiheuttamia häiriöitä.
Yön tapahtumat esiin
Infrapunavaloon perustuva mittalaite tarkkailee veren virtausta ja happipitoisuutta nukkuvan ihmisen aivoissa. Menetelmällä lääketieteen tutkijat näkevät ensi kertaa, mitä aivojen verenkierrossa yön aikana tapahtuu.
"Ihmisaivojen sähköistä toimintaa unessa on tutkittu jo 30-luvulta lähtien. Aivojen verenkierrosta sen sijaan tiedetään hyvin vähän," Virtanen kertoo.
Periaate on tutkijan mukaan yksinkertainen. Päänahkaa valaistaan kahdella eri infrapuna-aallonpituudella. Infrapunavalo tunkeutuu kallon läpi aivokudokseen, mutta verisuonissa kiertävä hapenkuljettaja hemoglobiini vaimentaa sitä tehokkaasti. Anturit mittaavat aivoista takaisin heijastuneen valon määrää. Ohjelmisto tulkitsee ja tallentaa aivojen verenkierrossa ja happipitoisuudessa tapahtuneet muutokset alle sekunnin välein.
Aihe on erittäin kiinnostava, sillä unihäiriöiden tiedetään olevan riskitekijänä sydän- ja verisuonitaudeille, pahimmillaan aivohalvaukselle. Yksi tavallisimmista unihäiriöistä on uniapnea. Näistä yöllisistä hengityspysähdyksistä kärsii yli 100 000 suomalaista.
Vakavissa tapauksissa hengitys saattaa pysähtyä jopa satoja kertoja yössä. Uniapnea nostaa huomattavasti riskiä sairastua diabetekseen ja sydäninfarktiin.
"Tiedämme, että uniapneaan liittyy heikentynyt aivoverenkierron säätely", toteaa Virtanen.
Edullinen vaihtoehto
Aikaisemmin aivojen verenkiertoa on voitu tutkia lähinnä kalliin magneettikuvauslaitteen avulla. Aalto-yliopiston tutkijoiden kehittämän infrapunamittauslaitteen hinta on Virtasen arvion mukaan alle kymmenesosa magneettikuvauslaitteen hinnasta. Magneettikuvauslaitteen korvia repivää melua vaimentamaan tarvitaan kuulosuojaimet. Infrapunaspektrometrin tuuletin sen sijaan vain humisee rauhoittavasti ja rentouttaa tutkittavat helposti uneen.
Jaakko Virtanen on itsekin ollut tutkittavana, ja myös hänen aivoverenkierrossaan ilmeni lievää uniapneaa ennen syvään uneen pääsemistä. Tutkimuksessa osoitettiin myös, että aivojen ja autonomisen hermoston normaalin toiminnan aiheuttamat verenkiertomuutokset vähenevät merkittävästi siirryttäessä normaalin unen syvään vaiheeseen.
Virtasen väitöstyön suurin tekninen haaste oli erottaa päänahan verenkierto tutkijoita varsinaisesti kiinnostavasta aivojen verenkierrosta. Tutkijat kehittivät myös menetelmän, jolla koehenkilön liikkeet unen aikana eivät häiritse mittausta.
Pian menetelmä on valmis potilaskäyttöön. Lääkärit saavat uuden työkalun elintoimintojen tarkkailuun. 13-henkisestä koeryhmästä saatu mittausdata on jo paljastanut uutta tietoa aivoverenkierrosta.
"Yksilöiden välillä näyttäisi olevan eroja siinä, miten aivoverenverenkierto reagoi hengityspysähdyksiin uniapneassa. Tulevaisuudessa ymmärrämme toivottavasti paremmin, miten uniapnea toimii, Virtanen kertoo.
