Vauva musiikin kuulijana

music_baby
Photo: Kaitlyn (http://bit.ly/1QZRuYE)

Jouni Veijalainen

Katselen 7 kk:n ikäistä tytärtäni ylpein ja hämmästynein ilmein: hän on löytänyt musiikin! Vai olenko minä kenties vain nykyisin tietoinen siitä? Nykytiedon mukaan vauvat pystyvät havaitsemaan musiikin konsonanssit ja dissonanssit sävelet, sekä aistimaan rytmin aikaeromuutoksia. Jo sikiöaikana tyttärelläni oli perusedellytykset havaita ja aistia musiikkia ja melodioita, mutta vasta nyt näen konkreettisella tasolla miten merkityksellisestä ja taianomaisesta ilmiöstä on kyse – musiikin puhtaasta ilosta. Pienet kädet takovat vimmatusti kotipianomme koskettimia yrittäen etsiä uusia mielenkiintoisia äänensävyjä. Ihmisen elämänkaaren aikana emme ole koskaan yhtä uteliaita sekä halukkaita oppimaan ja löytämään jotain uutta kuin 0-2 –vuoden iässä. Aivojen synaptiset yhteydet hakeutuvat jatkuvalla tehosyötöllä kohti uusia aluevaltauksia. Tähän merkittävään ikäkauteen täytyy panostaa!

Aikuisen ohjauksen ja musiikkikasvatuksen kautta pieni lapsi ei nauti pelkästään musiikin itseisarvollisesta ilosta, sillä sen positiiviset rinnakkaisvaikutukset ovat tunnetusti laajat. Kielenkehityksen lisäksi musiikin avulla pieni lapsi oppii käsittelemään ja hallitsemaan omia tunteitaan paremmin. Lapsi oppii muun muassa rauhoittumaan, valpastumaan ja iloitsemaan. Varhaisten itsesäätelytaitojen kehityksen näkökulmasta musiikilla on merkittävä vaikutus lapsen tunteiden ja käyttäytymisen säätelylle. Erilaiset laulut ja lorut kehittävät vauvan ja vanhemman välistä kiintymyssuhdetta sekä tukevat heidän välistä vuorovaikutusta. Oletteko koskaan kokeilleet välittää vauvalle arjen yksinkertaista viestiä laulamalla? Puuron syöminen saa aivan uutta virtaa, kun syöntiin kannustus tapahtuu laulaen!

Musiikin avulla vauvat omaksuvat tietoaan omasta kulttuuristaan. Tutkitusti ensimmäisen ikävuoden jälkeen vauvat eivät ole yhtä vastaanottavaisia omaksumaan eri kulttuureiden musiikkityylejä. Musiikin moninaisuus niin sävelten, rytmien ja harmonioiden osalta pystyy siis virittämään alle vuoden ikäisen lapsen aivorakenteita moniulotteisesti. Tarjotkaamme siis vauvoille riittävästi erilaista ja eri sävyjä sisältävää musiikkia. He ovat sen ansainneet!

Professor Pulvermüller’s guest lecture in Helsinki, 12 March 2015

Professor Friedemann Pulvermüller, Freie Universität Berlin
Thursday March 12, at 10.15-11.30
Lecture room 107, Athena, Siltavuorenpenger 5A, University of Helsinki

Professor Pulvermüller is hosted by the doctoral programme PsyCo

Language – action – meaning: can brain science contribute to the understanding of human communication?

Abstract:
Friedemann Pulvermüller, Brain Language Laboratory, Department of Philosophy and Humanities, Freie Universtät Berlin, f.p(at)fu-berlin.de

According to recent action-oriented perspectives in cognitive neuroscience, brain mechanisms of cognition and language are built from those for action and action perception (1, 2). Whereas traditional approaches have attributed specifically-human cognitive domains to genetic endowment and encapsulated processes, modern brain science has shown that mechanisms for speech sounds and symbols emerge as a result of sensorimotor functional interaction in the brain. Correlational Hebbian learning in anatomically prestructured network architectures binds articulatory-motor to auditory-perceptual (phonological) knowledge, and explains important aspects of the storage of (lexical) whole forms as symbols or constructions, combinatorial (syntactic, grammatical) linkage between stored forms, and context-dependent flexible (semantic, pragmatic) binding between forms, their meaning and interactive function. Therefore, it becomes possible to ‘spell out language in terms of neurons’. For example, when words become meaningful, their distributed neuronal assemblies link up with other networks processing ‘brain-embodied’ information about objects and actions. Similar learning can also emerge at the level of phrases and whole constructions. In the case of idioms (for example: ‘She grasped the idea’), neuroimaging data suggest that semantic processes take place at the word level at the same time as at the construction level (3). For understanding the communicative function of words and constructions, predictions on future actions and goals are calculated based on linguistic utterances and their action context (for example, the word [ti:] in front of a tea pot may be understood as a request). Neuroscience research has recently shown how communicative function and action prediction is reflected in brain responses, where it engages action systems (4). The new action-centered perspective on language and communication has not only led to a better understanding of the interplay between language, action and cognition, it also carries translational fruit, for example in the context of novel approaches to language rehabilitation after stroke (5).

1.Pulvermüller, F., & Fadiga, L. (2010). Active perception: Sensorimotor circuits as a cortical basis for language. Nature Reviews Neuroscience, 11(5), 351-360.
2.Pulvermüller, F. (2013). How neurons make meaning: Brain mechanisms for embodied and abstract-symbolic semantics. Trends in Cognitive Sciences, 17(9), 458-470. doi: 10.1016/j.tics.2013.06.004
3.Pulvermüller, F., Moseley, R., Egorova, N., Shebani, Z., & Boulenger, V. (2014). Motor cognition – motor semantics: Action-perception theory of cognitive and communicative cortical function. Neuropsychologia, 55, 71-84. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2013.12.002
4.Egorova, N., Pulvermüller, F., & Shtyrov, Y. (2014). Neural dynamics of speech act comprehension: an MEG study of naming and requesting. Brain Topography, 27, 375-392. doi: 10.1007/s10548-013-0329-3
5.Berthier, M. L., & Pulvermüller, F. (2011). Neuroscience insights improve neurorehabilitation of post-stroke aphasia. Nature Reviews Neurology, 7(2), 86-97.

Cognitive neuroscience summer school 2015

Have you ever recorded activity from actual human brains? Are you willing to try it out? Helsinki Summer School of Cognitive Neuroscience, organized together by University of Helsinki Cognitive Brain Research Unit (www.cbru.helsinki.fi), CICERO Learning Network (www.cicero.fi) and Finnish Institute of Occupational Health (www.ttl.fi/en) gives you the opportunity to do so. In addition, you get to see how the brain works and discuss your own research ideas. Please find more information on the Helsinki Summer School website.

 

Työuupumuksen aivotutkimuksesta

(for the English language version, please scroll down)

Työ voi joskus olla kovin uuvuttavaa. Työntekijältä vaaditaan paljon ja erityisesti aivojen tiedonkäsittely joutuu nykyisessä työelämässä koville. Jatkuviin uudistuksiin ja myllerryksiin sopeutuminen ja uusien tietoteknisten työkalujen haltuunotto on arkipäivää, samoin vaativat työympäristöt avokonttoreissa, matkatyössä monikielisessä ympäristössä ja asiakkaan luona kuuluvat monen arkeen.

Erityisen uuvuttavaa työ on silloin, jos työntekijä kokee kognitiivisen kapasiteettinsa laskeneen. Miksi en pysty keskittymään? Miten on mahdollista, että en muista tätä yksityiskohtaa, vaikka tiedän, että asia on tuttu? Miksen saa aikaan tulosta kuten ennen? Onko muistini pätkiminen merkki jostain muistisairaudesta?

Tällaisia kysymyksiä kuulee usein työntekijältä, joka kärsii työuupumuksen oireista. Hän toivoisi, että joku tarkistaisi hänen aivonsa ja kertoisi, onko siellä kaikki kunnossa. Varsinaisesti tällaista testiä ei ole olemassakaan, mutta aivotutkimuksen menetelmin voidaan tutkia aivojen tiedonkäsittelyä työtilanteissa.

Psykologi Laura Sokka Työterveyslaitoksen Aivot ja työ -tutkimuskeskuksesta on tutkinut aivotoimintaa, joka liittyy taustalta kuuluviin ääniin silloin, kun työntekijä tekee jotain aivan muuta tehtävää. Tämä aivojen tiedonkäsittely on automaattista ja liittyy kaikkeen kuulemaamme puheeseen tai muihin ääniin, vaikka tarkkaavaisuutemme on suuntautunut aivan muualle.

Aivotutkimusaineiston analyysi paljasti, että puheäänissä tapahtuvien, puheen ymmärtämisen kannalta tärkeiden muutosten havaitsemiseen ei vaikuttanut työntekijän kokemat työuupumusoireet. Toisaalta havaittiin, että työuupumuksen oireista kärsivien henkilöiden tarkkaavaisuus kääntyy tavallista nopeammin sellaisiin tunnepitoisiin puheääniin, jotka ovat äänensävyltään negatiivisia.

Tällä videolla Laura Sokka kertoo tarkemmin tutkimuksen tuloksista.

 

Recently, Ms. Laura Sokka with her co-workers from the Finnish Institute of Occupational Health, Brain Work Research Centre, published interesting research on the cognitive capabilities at work in individuals who suffer from symptoms of job burnout. Sokka has used electroencephalography to measure the automatic brain responses to speech sounds presented outside the focus of attention of the worker. She found that the automatic, detailed analysis of the speech sound features was intact in individuals with burnout. The analysis of emotional features, however, was altered: it was faster for negative emotions in individuals with job burnout symptoms. In this interview you can hear Ms. Sokka explain her findings in more detail.

 

Duurit ja mollit aivoissamme

Tammikuussa 2015 väittelevä Paula Virtala on tutkinut EEG-menetelmällä länsimaisen musiikin sointujen havaitsemista ja erottelua aivoissa. Hänen tutkimuksensa osoittavat, että jo vastasyntyneiden vauvojen aivoissa on valmiudet erottaa molleja duurien joukosta, tai riitasointuja tasasointisten soitujen joukosta. Tätä voidaan pitää jonkinlaisena synnynnäisenä musikaalisuutena: vauvat erottavat musiikin tärkeimmät piirteet jo syntyessään ja voivat siten tehokkaasti oppia musiikin tunnesisältöä tai säännönmukaisuuksia. Vauvojen on siis helppo kuulla musiikkia. Toisaalta asiaa voidaan ajatella myös toisinpäin: ehkäpä musiikkimme on juuri tällaista sen vuoksi, että kaikki voisivat sitä ymmärtää. Musiikki kehittyy jatkuvasti ja muuttuu jokaisen uuden sävellyksen, sanoituksen, sovituksen ja esityksen myötä. Yhteiskuntatieteellisesti kysymys on ”zeitgaist”-ilmiöstä, eli musiikki heijastelee yhteiskunnan kulloistakin tilaa. Aivotutkimuksen näkökulmasta musiikki ei voi kuitenkaan muuttua ihan mihin suuntaan tahansa, sillä ihmisen kuulojärjestelmä asettaa sille tietyt toimintarajat. Vauvojen nukuttamiseen tarkoitetut laulut ovatkin kehittyneet eri kulttuureissa siten, että niillä saa vauvan mahdollisimman hyvin nukutettua. Toki nekin heijastelevat aikaansa ja ovat laulajankin mielestä mukavia laulaa.

Virtalan tutkimuksessa havaittiin myös eroja sointujen erottelukyvyssä musiikillista koulutusta saaneiden ja kouluttamattomien välillä. Musiikillisesti koulutetut nuoret ja aikuiset muusikot pitivät sointujen erottelutehtävää helppona, kun taas tehtävä oli vaikeampi musiikillisesti kouluttautumattomille. Aivovasteiden tasolla ero koulutettujen ja kouluttamattomien välillä oli selvä. Musiikillinen koulutus siis tehostaa aivojen kykyä havaita sointujen muutoksia. Tutkimusta varten kehitettiin erityinen koeasetelma, jossa sointuja muodostavat sävelet vaihtelevat siten, ettei soinnun vaihtumista voi havaita yksittäisen sävelen vaihtumisesta, vaan sointurakenne on tunnistettava.

Synnynnäisen musikaalisuuden ja musiikkikoulutuksen vaikutuksien lisäksi tutkimuksella on sovellusarvoa myös muussa kuulojärjestelmän tutkimuksessa. Vauvojen valmiudet havaita puhetta ja puheessa esiintyviä säännönmukaisuuksia ovat tärkeitä kehityksellisiä taitoja, joiden varaan myöhempi puheen ymmärtäminen ja tuottaminen rakentuvat. Vauvan kuulojärjestelmän tutkimus avaa näköaloja myös puheen oppimisen ja sen ongelmien ymmärtämiseen.

Väitöskirjaa pääsee lukemaan ethesis-palvelusta:
http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0532-5

Tässä videossa professori Minna Huotilainen haastattelee Paula Virtalaa väitöskirjaan liittyen.

Duurit ja mollit aivoissamme from CICERO Learning on Vimeo.

Musiikkia myös kuulovammaisille lapsille

Musiikin harrastamisen hyödyistä kielen ja kognition kehittymiselle on viime aikoina tullut paljon uutta tutkimustietoa (katsaus aiheesta: Torppa & Huotilainen, Puhe ja kieli 2010, http://ojs.tsv.fi/index.php/pk/article/view/4738). Kuulovammaiset lapset ovat kielen oppijoina erityisasemassa, sillä esimerkiksi kuulolaitetta tai sisäkorvaistutetta käyttävä lapsi kohtaa puheen havaitsemisen ja tuottamisen oppimisessa suurempia haasteita kuin normaalisti kuuleva lapsi. Musiikin harrastamisesta näyttää uusimpien tutkimusten mukaan olevan erityistä hyötyä juuri sellaisille lapsille, joilla on kuulovamman tai muun syyn aiheuttama erityinen ongelma puheen oppimisessa.

Kuulovammaiset lapset ja nuoret ovat musiikin kuluttajia siinä missä muutkin (ks. aiheeseen liittyvä lopputyö: https://www.theseus.fi/handle/10024/14809). Sisäkorvaistutetta käyttävät lapset osallistuvat kouluissa ja päiväkodeissa musiikkihetkiin muiden mukana, ja nauttivat musiikista (ks. Iina Reinikaisen pro gradu –työ: https://jyx.jyu.fi/dspace/bitstream/handle/123456789/18984/URN_NBN_fi_jyu-200810075792.pdf?sequence=1). Nämä lapset hyötyisivät musiikin harrastamisen tukitoimista, kuten puheen havaitsemisen ja oppimisen kannalta mietitystä musiikkia hyödyntävästä puhemuskarista. Näitä puhemuskareita löytyy ainakin Helsingistä ja Espoosta ja ne toimivat Linforsin säätiön (http://lindforsinsaatio.net/) tuella kehitettyjä materiaaleja hyödyntäen.

Puheterapeutti Ritva Torppa tekee väitöskirjaansa Helsingin yliopiston käyttäytymistieteiden laitoksella. Väitöskirjassa tutkitaan sisäkorvaistutelasten ja –nuorten aivoja ja kielen havaitsemisen kykyjä. Erityisesti Torppaa kiinnostaa se, millä tavoin musiikin harrastaminen voisi helpottaa istutteen käyttäjän kuulotaitoja: äänteiden havaitsemista, äänenpainojen ja äänenkorkeuden muutosten havaitsemista sekä melussa kuulemista. Videolla CICERO Learning –verkoston Aivot, oppiminen ja koulutus –professori Minna Huotilainen haastattelee Ritva Torppaa liittyen uuteen, vuoden 2015 alussa ilmestyvään tutkimukseen.

Musiikin hyöty kuulovammaisille from CICERO Learning on Vimeo.

 

Cognitive Neuroscience Summer School 2015

Ennakkotietoa ensi vuoden kesäkoulusta
Cognitive Neuroscience Summer School 2015
4-20.8.2015, Helsinki

Organisers: University of Helsinki, Institute of Behavioural Sciences, Cognitive Brain Research Unit; Finnish Institute for Occupational Health, Helsinki

Credits: 6 ECTS

The course will enable students to understand the theoretical principles, promises, and limitations of the modern brain research methods. They have some hands-on experience in data acquisition and analyses. They also learn the most recent advances in using these methods in order to better understand human cognition and learning.

Aim and Format
The human brain and its ability to adapt to the demands of the environment is the core of our course. The course program will cover the brain functions in the framework of neuroplasticity, with a focus to linguistic processing during the course of normal and abnormal development as well as in neurological rehabilitation. The course has tutorials on brain research methods. Additionally, there are several demonstrations on practical laboratory work with modern brain imaging techniques such as electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG), and transcranial magnetic stimulation (TMS). The students also have an opportunity to introduce their projects and research outcomes in poster session and to discuss their viewpoints in group works based on the pre-course readings. Thus, this course is particularly useful for students who wish to gain knowledge about the most recent developments in auditory cognitive neuroscience, particularly when it comes to linguistic functions.

Structure
Pre-course readings and group discussions upon those: 60 hours
Thematic lectures and methodological tutorials: 40 hours
Posters (preparation + sessions): 32 hours
Laboratory demonstrations: 15 hours
Learning diary: 15 hours
Total: 162 hours

More information and registration
helsinkisummerschool.fi

Aivotutkimus saapuu kouluun ja työpaikalle

Oppiminen on koko aivotutkimuksen historian ajan ollut tärkeä tutkimuskohde. Yksi neurotieteen kuuluisimmista säännöistä, Hebbin sääntö, joka esittää oppimisen perusmekanismin eli hermosolujen välisten yhteyksien vahvistumisen, on peräisin jo vuodelta 1949. Aivojen rakenteen ja toiminnan muutokset oppimisen ja harjaantumisen seurauksena ovat edelleen erittäin kiinnostavia tutkimusaiheita. Esimerkiksi musiikkiharrastuksen vaikutuksista aivoihin ja musiikin ulkopuolellakin mitattaviin taitoihin saadaan jatkuvasti lisää uutta, kiinnostavaa tietoa (katso prof. Jaakko Erkkilän kirjoitus musiikin merkityksestä http://www.teosto.fi/teosto/blogi/musiikin-vaikutukset-ovat-merkittavampia-kuin-mita-yleisesti-luullaan).

Arabian peruskoulussa Arabianrannassa tehtiin aivotutkimuksia toisen luokan oppilaille. Oppilaat olivat innostuneita osallistumaan tutkimukseen.

Aivotutkimuksen menetelmät ovat vuosikymmenien aikana kehittyneet valtavasti. Laboratoriotutkimuksista pyritään siirtymään luonnollisiin tilanteisiin niin paljon kuin mahdollista. Pienen lapsen musiikkiharrastuksesta iso osa tapahtuu muskarin ulkopuolella, ja nykytutkimuksessa pyritäänkin selvittämään myös tämän epävirallisen lauleskelun vaikutusta aivoihin (http://www.hs.fi/tiede/a1305632915548) ja keskitytään myös ihan tavallisten kansalaisten jokapäiväisen musiikinkuuntelun vaikutuksiin (http://www.hyvaterveys.fi/artikkeli/mika_vikana/musiikki_tehoaa_kuin_laake).

Laboratorioista oikeaan maailmaan siirtyminen tapahtuu myös laitteiden kehittymisen myötä. Aivotutkimukseen on tarjolla edullisia, kannettavia laitteistoja, joiden käyttötarkoitus voi olla lääketieteellisen toipumisen apuna (http://www.digitoday.fi/tiede-ja-teknologia/2008/04/22/eeg-panta-vahtii-aivojen-toimintaa/200811141/66), mutta laitetta voi käyttää myös vaikkapa peliohjaimena (http://www.eluova.fi/index.php?id=1282) oppimista tai terapiaa edistävässä pelissä tai viihdekäytössä.

Toisen luokan oppilas Taimi keskittyy tehtävään, kun hänen aivotoimintaansa mitataan luokkatilassa, jossa samanaikaisesti tapahtuu paljon muutakin. Taimin aivot reagoivat sekä tehtävään että luokasta kantautuviin ääniin.

Tulevaisuudessa aivotutkimuksen menetelmiä voidaan käyttää myös kouluissa ja työpaikoilla. Jo nyt esimerkiksi Työterveyslaitoksen tutkimuksissa käytetään työpaikoilla tehtäviä kognition ja fysiologian mittauksia  selvittämään, millaisia kognitiivisia vaatimuksia aiheutuu työstä, jossa työntekijän tiimiläiset sijoittuvat eri maihin ja eri aikavyöhykkeille (http://www.ttl.fi/fi/tutkimus/hankkeet/uncode/sivut/default.aspx) tai miten työhön liittyvien kädentaitojen oppiminen muokkaa aivoja (https://blogs.helsinki.fi/handling-mind/). Helsingin yliopiston Kognitiivisen aivotutkimuksen yksikössä on myös pitkät perinteet kannettavien aivotutkimuslaitteiden käytöstä ja tälläkin hetkellä yksikössä on käynnissä useita projekteja, joissa mittaukset tapahtuvat päiväkotien ja koulujen tiloissa. Hyötynä on ensinnäkin se, että lapset ovat tutkimuksissa paljon rennompia kuin laboratoriossa, ja tietysti koulun ja päiväkodin oppimistilanteiden tutkiminen paikan päällä on myös luonnollisempaa.

Aivotutkimukset ja monet hyvin yksinkertaisetkin fysiologiset tutkimukset tai vaikka aktiviteettitutkimukset voivat myös opettaa oppilaita itseään havainnoimaan omaa optimaalista oppimisen tilaansa. Oman unen havainnointi voi tuoda motivaatiota mennä ajoissa nukkumaan ja panostaa hyvään uneen. Aktiviteettiranneke paljastaa heti, jos oppilas on joutunut olemaan liian paljon paikallaan – nykyaikaisen koulutyön ja työpaikan vitsaus, jonka tiedetään estävän oppimista. Fysiologiaa mittaava laite voi ehkä tulevaisuudessa vaatia joillekin oppilaille lisää haastetta ja joillekin lisää tukea. Työpaikoilla keskustellaan Quantified Employee -ilmiöstä (http://quantifiedemployee.org), jossa työnantaja tarjoaa työntekijöille erilaisia mittalaitteita, joiden avulla työntekijät pystyvät ylläpitämään hyvinvointiaan ja terveyttään ja ehkä tulevaisuudessa myös työnantaja voi saada niiden kautta nimettömästi jonkinlaista yleistietoa työpaikan hyvinvoinnin tasossa tapahtuvista muutoksista. Mittarit ja luvut motivoivat meitä: mukana kulkeva kännykkä voi kehua sinua, että olet kävellyt tänään jo 20 % yli askeltavoitteesi tai hymyillä, kun valitset portaat hissin sijaan. Koululuokkien fyysisen aktiivisuuden mittaamisesta on hyviä tuloksia ja pelillinen lähestymistapa tuntuu toimivan erityisen hyvin (http://www.fitness-gaming.com/news/markets/schools/polar-activity-monitors-in-schools.html#.VFkv_hbdvx4).

Tulevaisuudessa näemme varmasti hyviä aivotutkimuksen sovelluksia, joita voidaan käyttää oppimisen tukena kouluissa ja työpaikoilla. Opettaja on nimenomaan oppimisen mahdollistaja, joten on luonnollista, että opettajia kiinnostaa oppimisen olosuhteiden tutkiminen ja muokkaaminen yhä paremmiksi. Moni uuden tutkimustiedon suosittelema menetelmä on tuttu suomalaisen koulun historiasta vuosikymmenten takaa: välitunti, seisomaan nouseminen vastatessa, aamulaulu, lämmin kouluruoka ja moni muu perinne saavat nyt tukea myös uusimmasta tutkimuksesta. Toisaalta uuttakin on opittu paljon: supernopeat liikuntatuokiot kesken tunnin, liikkumalla oppiminen, taustamusiikin käyttö ja ulkona opiskelu ovat aivotutkimuksen uusia kokeiltavaksi ehdotettuja oppimismahdollisuuksien edistäjiä. Lopulta jokaiselle opettajalle ja oppijalle itselleen jää arvioitavaksi se, mitkä uusista menetelmistä parhaiten sopivat juuri minulle.

Minna Huotilainen, PhD, docent
@minnahuoti
tel.+358-40-5608304
Professor in Brain, Learning and Education
Cicero Learning Network, www.cicero.fi
Early Auditory Skills, Cognitive Brain Research Unit
www.cbru.helsinki.fi/music
www.helsinki.fi/science/eas/
PO Box 9 00014 Univ. of Helsinki, Finland