Ollikainen Jorma 21.12.2001Modelling and computational aspects in EEG inverse problemsKuopion yliopiston luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunnassa esitettiin 21.12.2001 tarkastettavaksi FM Jorma Ollikaisen väitöskirja Modelling and computational aspects in EEG inverse problems (Mallinnus ja laskenta EEG käänteisongelmissa). Vastaväittäjänä oli TkT, dosentti Matti Hämäläinen Teknillisestä korkeakoulusta ja väitöstilaisuuden valvojana FT, dosentti Pasi Karjalainen Kuopion yliopistosta. Väitöskirjan tiivistelmä: Aivojen toiminta perustuu sähkökemiallisiin ilmiöihin. Erilaisissa toimintatilanteissa ja tehtävissä aivojen eri osat aktivoituvat. Myös mm. aistiärsykkeet aiheuttavat aivojen toiminnassa muutoksia. Tällöin erityisesti aivokuorella eli aivojen uloimmassa kerroksessa on nähtävissä toiminnallista aktiviteettiä. Myös motoriset toiminnot, kuten raajojen liikuttaminen, sekä ns. kognitiiviset toiminnot eli esimerkiksi keskittymistä tai ajattelua vaativat tehtävät aiheuttavat aktiviteetin lisääntymistä omilla aivokuoren alueillaan. Aivojen sähköistä toimintaa ei voi yleensä mitata suoraan, vaan toiminnan mittaaminen tapahtuu päänahan pinnalle kiinnitettävien elektrodien avulla. Koska aivot sijaitsevat luisen kallon sisällä, tämä mittaaminen on teknisesti hyvin vaativaa. Lisäksi aivoista peräisin olevaan mielenkiinnon kohteena olevaan EEG-signaaliin sekoittuu eri lähteistä peräisin olevaa häiriötä. Pään pinnalta mitatusta EEG-signaalista on mahdollista paikantaa aivoista alueita, joissa on sähköistä aktiviteettia. Tämä paikantaminen, ns. EEG käänteisongelma, on matemaattisesti haastava, sillä paikannusta varten päästä on muodostettava tietokoneen ymmärtämä matemaattinen malli. Mallin muodostamista varten päästä on ensin saatava muilla menetelmillä riittävästi anatomista tietoa. Mittausten häiriöiden sekä kallon huonon sähköisen johtavuuden vuoksi käytettävät laskentamallit ovat lisäksi hyvin herkkiä virheille. Väitöskirjatutkimuksessa on tutkittu mallittamista, erityisesti kallon sähköisten ominaisuuksien vaikutusta. Myös pään pinnalla käytettävien mittauselektrodien ominaisuuksia on tutkittu. Työssä on myös rakennettu muovitankista, suolaliuoksesta ja kipsistä keinotekoinen pään malli. Tämän mallin avulla on tutkittu kokeellisesti eri menetelmiä, joilla aivojen sähköisesti aktiivinen alue voidaan paikantaa mitatun EEG-signaalin perusteella. Näitä on myös verrattu tietokonemalleihin. Työssä on kehitetty useita uusia matemaattisia menetelmiä laskennan parantamiseksi. Väitöskirjatutkimus tuo uusia ulottuvuuksia EEG:n tarkemman mallinnuksen tueksi. Kuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet. ISBN 951-781-228-0 |