Dynamics of cortical brain activity during movie viewing

Tutkimustuotos

Tutkijat

Organisaatiot

Kuvaus

Elokuvat synnyttävät katselijan aivoissa monitasoisia aistihavaintoihin, kognitioon ja tunteisiin liittyviä prosesseja ja tarjoavat siksi erinomaisen välineen aivotutkimukseen. Elokuvien avulla päästään myös kohti aiempaa luonnollisempia koeasetelmia, mikä auttaa ymmärtämään aivojen toimintaa jokapäiväisessä toimintaympäristössämme. Aiemmin elokuvan synnyttämää aivotoimintaa on tutkittu lähinnä toiminnallisella magneettikuvauksella (functional magnetic resonance imaging; fMRI). Vaikka fMRI:n paikkatarkkuus on millimetrien luokkaa, fMRI:n aikatarkkuutta rajoittaa se, että menetelmä mittaa verenkiertoon liittyviä suhteellisen hitaita muutoksia. Magnetoenkefalografialla (MEG) voidaan mitata hermosolupopulaatioiden magneettikenttiä jopa millisekunnin tarkkuudella. Väitöskirjan tavoitteena oli löytää MEG-mittauksista luotettavasti toistuvaa aivoaktivaatiota katsojien välillä. Kiinnostavien signaalien löytäminen muun aivotoiminnan joukosta on kuitenkin haastavaa luonnollisissa koeasetelmissa, joissa sekä aivotoiminta että mitattu signaali ovat monimutkaisia ja ärsyke esitetään vain kerran. Tässä väitöskirjassa tutkittiin uusia lähestymistapoja elokuvan katselun aikana mitattujen MEG-signaalien analyysiin. Keskeinen menetelmä oli kanonista korrelaatiota eri koehenkilöiden mittaus-aineiston välillä (MCCA; multi-set canonical correlation analysis) hyödyntävä spatiaalinen suodatusmalli, jonka avulla löydettiin luotettavasti toistuvaa aivoaktivaatiota koehenkilöiden välillä. Ensimmäisessä osatyössä tutkittiin MEG-signaalien samankaltaisuutta koehenkilöiden välillä elokuvan katselun aikana. MEG-signaalien kohinaisuuden vuoksi luotettavia signaaleja ei pystytty löytämään aiemmin käytetyillä menetelmillä. MCCA:n avulla löydettiin useilta eri taajuuskaistoilta katsojien välillä korreloivia signaaleja lähinnä visuaaliseen prosessointiin liitetyiltä aivoalueilta. Toisessa osatyössä tutkittiin tuntoaivokuoren toimintaa elokuvan katselun aikana. Erityisesti oltiin kiinnostuneita siitä, kuinka elokuvan sisältö moduloi vasteita tuntoärsykkeille, joita annettin koehenkilöille sekunnin välein elokuvan katselun aikana. Aivovasteiden muutosten havaittiin korreloivan elokuvan haptiikkaan liittyvän sisällön kanssa. Työ osoitti, että elokuvan sisältö moduloi jatkuvasti katsojan aivotoiminnan dynamiikkaa. Kolmannessa osatyössä vertailtiin elokuvan katselun aikana mitattuja MEG- ja fMRI-signaaleja. Sekä koehenkilöiden että katselukertojen väliset korrelaatiot olivat suurempia fMRI- kuin MEG-signaaleille. Yhdistämällä MEG- ja fMRI-signaalit yleisen lineaarisen mallin (general linear model; GLM) avulla havaitiin samankaltaisuutta sähkömagneettisen ja hemodynaamisen aivotoiminnan välillä aivojen takaosissa, ohimolohkolla sekä aivojen etuosissa. Tulokset osoittavat, että kehitettyjen menetelmien avulla voidaan löytää toistettavaa aivoaktivaatiota elokuvan katselun aikana mitatuista MEG-signaaleista ja että elokuva synnyttää katsojien kesken synkronoitunutta sähkömagneettista aivoaktivaatiota useilla eri aivoalueilla.

Yksityiskohdat

Julkaisun otsikon käännösAivokuoren dynamiikka elokuvankatselun aikana
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7806-9
Sähköinen ISBN978-952-60-7807-6
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • aivot, magnetoenkefalografia (MEG), toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI), aivokuvantaminen, kanoninen korrelaatioanalyysi, luonnolliset ärsykkeet, elokuva

ID: 18540557