Measures and models of top-down influences in the human auditory cortex

Ihmisen aistit mukautuvat nopeasti havaintoinformaation ja tilanteen vaatimusten mukaan. Nämä lyhytaikaiset, plastiset muutokset erityisesti keskushermoston tasolla ovat välttämättömiä tehokkaalle toiminnalle. Tarkkaavaisuustilanteissa todetun parantuneen havaintokyvyn hermostollista perustaa ei kuitenkaan täysin tunneta, osin rajoitettujen tutkimusmenetelmien takia. Esimerkiksi ihmisen kuuloaivokuoren toiminta tehostuu ääneen liittyvää tehtävää tehdessä, mutta on epäselvää liittyykö tähän tehostumiseen hermosolujen laajempialaiset vai tarkemmin virittyneet aktivaatiot. Yhteen aistiin liittyvien tehostumismekanismien lisäksi aistit vaikuttavat toinen toistensa toimintaan. Toisen puhujan huulten liikkeiden näkeminen aktivoi kuuloaivokuorta, sen lisäksi huuliltaluku sekä helpottaa puheen ymmärtämistä että tietyissä tilanteissa muuttaa havaintoa. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia valikoivan tarkkaavaisuuden ja huuliltaluvun aikaisen aistienvälisen vuorovaikutuksen hermostollista perustaa terveiden ihmisten kuuloaivokuorella. Väitöskirjatyö koostuu neljästä osatutkimuksesta, joissa aivojen aktivaatioiden aiheuttamia sähkömagneettisia signaaleja tutkittiin käyttämällä tutkimusmenetelminä sekä elektroenkefalografiaa (EEG) että magnetoenkefalografiaa (MEG). Tulokset osoittivat, että 1) pääosin sekundaarisella kuuloaivokuorella syntyvät herätevasteet muovautuivat piirreriippuvaisesti sellaisen äänien erottelutehtävän aikana, jossa bottom-up ja top-down -prosessointia muokattiin monimutkaisilla ääniärsykkeillä ja ohjeistuksella, 2) huuliltaluku vaimensi kuuloaivokuorella syntyneitä vasteita sekä yleisesti että piirreriippuvaisesti mikäli ääni liittyi nähtyyn artikulaatioon, 3) huuliltaluku ja hiljainen puheentuotto vaimensivat dynaamisesti kuuloaivokuoren vasteita, mahdollisesti puheentuottojärjestelmästä lähteneen efferentin hermovasteen takia. Tämän väitöskirjan tulokset laajentavat tietämystä siitä, miten top-down -vaikutukset näkyvät ihmisen kuuloaivokuorella. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että kuuloaivokuoren toiminnassa näkyy valikoivan tarkkaavaisuuden ja huuliltalukutehtävän aikana suunnaltaan päinvastaisia muutoksia verrokkitilanteeseen nähden: tarkkaavaisuus suurentaa ja huuliltaluku vaimentaa vasteita siten, että molemmat vaikutukset ovat riippuvaisia käytetyistä ärsykkeistä. Tämä osoittaa, että ihmisen kuulojärjestelmän toiminta muovautuu nopeasti tehtävän vaatimusten mukaan.