Puheen taajuudet aivoissa : voimakkuus, puolierot ja yhteys kielellisiin kykyihin lapsilla ja aikuisilla

Abstract

Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkasteltiin sitä, miten aivokuoren sisäsyntyiset oskillaatiot rytmittyvät kuultuun puheärsykkeeseen eri aivopuoliskoilla ja eri ikäisten ryhmissä. Tämän lisäksi tutkittiin myös kielellisten kykyjen ja kuuloaivokuoren rytmittymisen välisiä yhteyksiä. Aiemman tutkimuksen perusteella kuullun puheen on havaittu rytmittävän kuuloaivokuoren oskillaatiotoimintaa delta-, theeta- ja gamma-taajuuksilla. Näistä hitaammat delta- ja theeta-kaistat soveltuvat parhaiten MEG-tutkimukseen. Puheen piirteistä muun muassa sanojen ja lauseiden muutokset tapahtuvat delta-taajuuskaistaa vastaavalla nopeudella (1–3 Hz), kun taas puheen verhokäyrä ja tavurytmi asettuvat theeta-taajuuskaistalle (4¬–8 Hz). Asymmetric Sampling in Time (AST) -mallin perusteella hitaampia taajuuksia esiintyy voimakkaammin oikealla aivopuoliskolla puheärsykkeiden ja muiden ääniärsykkeiden käsittelyn aikana. Kykytason osalta muun muassa heikompi delta- ja theeta-kaistojen rytmittyminen aivoissa ja poikkeava lateralisaatio on yhdistetty heikompaan suoritustasoon esimerkiksi fonologisessa prosessoinnissa. Kehityksen aikana hitaampien taajuuksien on todettu vähenevän aivoissa suhteessa nopeampiin taajuuksiin ja aivopuoliskojen on huomattu kypsyvän eri nopeuksilla. Tähän tutkimukseen osallistui 53 henkilöä, joista 34 oli 4–9-vuotiaita lapsia ja 19 oli 20–28-vuotiaita aikuisia. Aivokuoren toimintaa puheen havainnoinnin tehtävän aikana mitattiin magneettiaivokäyrällä (MEG). Kuullun puheen akustisen verhokäyrän ja MEG:n välille laskettiin koherenssiarvo kuvaamaan aivokuoren rytmittymisen voimakkuutta. Tutkimukseen kuului myös kognitiivisten taitojen kartoitus, jossa mitattiin osallistujien kielellisiä kykyjä laajasti käytetyin tutkimusmenetelmin, joihin kuului osioita seuraavista tutkimusmenetelmistä: NEPSY, NEPSY-II, WISC-IV, WAIS-IV, WPPSI-III ja RAN. Toistomittausten varianssianalyysin (ANOVA) perusteella oikealla aivopuoliskolla delta-taajuuden koherenssi oli voimakkaampaa, kun osallistuja kuunteli sanoja. Puolieroa ei tullut esille pidempien lauseärsykkeiden kuuntelun yhteydessä. Theeta-taajuuden koherenssin todettiin toistomittausten ANOVA:n perusteella olevan suhteellisesti voimakkaampaa aikuisilla sekä sanojen että lauseiden kuuntelun aikana. Kognitiivisten kielellisten kykyjen osalta ei löytynyt huomionarvoisia merkitseviä tuloksia. Tämän tutkimuksen tulokset eivät tukeneet AST-mallia. Rajoittavia tekijöitä olivat muun muassa pieni otoskoko, poikittaistutkimusasetelma ja menetelmälliset rajoitteet, mutta osaltaan eroja voi selittää erilaisten aivotutkimusmenetelmien ja ärsyketyyppien käyttö aiemmissa tutkimuksissa. Tulevaisuudessa olisi hyödyllistä pyrkiä yhtenäistämään tutkimuskenttää ja täsmentämään eroavien tutkimustulosten syitä. Tähän voisi auttaa esimerkiksi MEG:n ja aivosähkökäyrän (EEG) mittaaminen samanaikaisesti, lähdetason aivotoiminnan paikantaminen, eri ärsyketyyppien, kuten luonnollisen puheärsykkeen ja muiden äänien välisten erojen tutkiminen sekä laajojen pitkittäistutkimusten järjestäminen.