Haluatko tietää, miten mehiläinen ajattelee?

10.08.2011

Hyönteisistä voi olla suurta apua, kun tutkijat koettavat selvittää hermoston sähköistä tiedonkulkua. Kärpäsen, torakan tai mehiläisen pikkuruisista aivoista saadaan tietoa, jota voidaan soveltaa ihmisen huomattavasti monimutkaisempaan tiedonkäsittelykoneistoon. Tutkijoita kiinnostaa miten hermosto pystyy yhdistelemään tietoa, joka valuu sisään eri aistien välityksellä. Lisäksi halutaan selvittää, miten muistin mekanismit on toteutettu solutasolla niin, että läpi elämän oppiminen on mahdollista.

Vanhassa norsuvitsissä suomalainen mietti elikon edessä, että mitähän tuo ajattelee minusta, kun muita kulttuurikansoja kiinnosti elefantilla rikastuminen. Nyt tuota mitähän-tuokin-meistä-ja-maailmasta-ajattelee-selvitystyötä tehdään tutkimalla ensiksi aivan erityisen pieniä päitä. Mikko Vähäsöyrinki, Oulun yliopiston akatemiatutkija kertoo hankkeestaan:

”Mitä pienemmät aivot sitä helpompaa on ymmärtää solutason prosesseja, jotka voivat olla hyvin mutkikkaita. Mehiläisen aivojen koko on vain noin kuutiomillimetri ja sillä on käytössään pyöreästi miljoona aivosolua, aivan murto-osa ihmisen määrästä.” Yksittäiset tai kymmenistä soluista koostuvat verkostot auttavat hahmottamaan tiedonkulkua, jonka seuraaminen on monimutkaisemmilla aivoilla erittäin hankalaa.

Tutkijat haluavat tietää, miten hermosto yhdistelee eri aistein saatavaa tietoa ja miten muisti ja oppiminen hermoston sähköisellä tasolla pelaavat. Tutkimuksesta saatava tieto on yleisesti sovellettavissa sähköiseen tiedonkulkuun hermokudoksessa, se auttaa ymmärtämään myös ihmisen aivojen toimintoja.

”Jos halutaan tutkia solutason asioita, silloin pitää hakea tarkoituksenmukaisin eläin tutkittavaksi. Teemme aivan perustutkimusta, soveltavan aika tulee myöhemmin”, Vähäsöyrinki näkee.

Elävät hyönteiset ravaavat laboratoriossa

Kärpäset, torakat, mehiläiset ja kimalaiset. Tutkittavana ovat elävät hyönteiset ja ne myös halutaan pitää elossa tutkimuksen aikana tai sen jälkeen. Miten se onnistuu, kun hauras hyönteinen vahingoittuu helposti?

”Käytämme hiilidioksidia tai kylmyyttä hyönteisen tainnuttamiseen. Sen jälkeen se kiinnitetään vahalla alustalle, sen pääkoppa aukaistaan ja hermosoluja aletaan ärsyttää aistinärsykkeillä, kuten valoväläyksin, joiden aikana mitataan solujen toimintaa elektrodeilla. Tutkimustulokset saadaan reaaliajassa tietokoneen näytölle.”


Haastattelun aikana pallon päällä ravaa kimalainen, jonka aivosähköt piirtyvät näyttöpäätteelle. Milloin aivosähköt voidaan muuttaa sanoiksi niin, että voimme lukea tuon pienen hyönteisen ajatuksia?

”Ehkä sekään aika ei ole enää niin kaukana, kuin luulisi; ensimmäisiä aihepiiriin liittyviä ihmiskokeitakin on jo raportoitu korkealuokkaisissa tieteellisissä julkaisusarjoissa.”, Vähäsöyrinki naureskelee. Ihmisen tarinoissa ajasta aikaan mehiläiset ja kimalaiset on luokiteltu sympaattisten, iloisten ja avuliaiden veikkojen kastiin, torakat ja kärpäset ovat ilkeitä tai epäsosiaalisia. Pääsemme ilmeisesti ennen pitkää näkemään, pitävätkö ennakkokäsityksemme kutinsa.

Kuinka hyönteiset kestävät tutkimuksen, eivätkö ne mene rikki? ”Torakoita ei saa hengiltä millään; mehiläiset ovat taasen äärimmäisen herkkiä kirurgisille toimenpiteille. Hyönteisiä on kohdeltava hyvin, elävä hyönteinen kertoo tarinaa, kuolleesta tai vahingoittuneesta ei ole hyötyä. Siksi haluamme käsitellä ötököitä mahdollisimman ystävällisesti ja vastuullisesti”, kuittaa Vähäsöyrinki.

Hyönteisten virtuaalimaailma

Tutkimusta varten on jouduttu kehittämään aivan omanlaisiaan laitteita ja kehitystyö jatkuu edelleen.


Kuva: Hyönteinen kiinnitetään vahalla pallon päälle ja se alkaa tutkia virtuaaliympäristöään. Tutkija saa tiedot puolipallon muotoisesta virtuaalimetsästä tietokoneen näytölle.

”Tutkimuksen suurin haaste aluksi oli laite-ja hankintarahan saaminen. Laboratoriota on jouduttu perustamaan monta vuotta.”

Nyt käytössä on itse kehitettyjä laitteita, joihin perustuen hyönteisille on rakennettu oma virtuaalimaailmansa. Seuraavaksi rakennetaan laitteita, joissa voidaan testata hyönteisten värinäköä. Ihmiskäsien tarkkuus ei kokeisiin riitä ja siksi työhön kehitettiin mikromanipulaattori: kone pitää vakaasti paikallaan elektrodia tai siirtää sitä mikroskooppisen pienellä alueella.

”Kehittelemämme teknologia on sellaista, että sitä voidaan myydä maailmalle erilaisiin sähköfysiologian kokeisiin. Niiden kaupallistamista varten on perustettu spin-off yritys, Sensapex Oy.”, Vähäsöyrinki iloitsee.

Kimalaisten oppimiskyky hyvä

Kimalaisilla ja mehiläisillä on samantyyppiset aivot sekä oppimiskyky, kimalaisia on helpompi ylläpitää laboratoriossa kuin mehiläisiä.

”Mehiläiset ovat hyviä oppimaan. Niille voi opettaa tiettyjä asioita, ne ovat yhteisöllisiä ja niillä on jopa käytössään oma keskinäinen kielensä. Mehiläinen oppii palkintojen avulla tunnistamaan ja erottamaan ihmisen naaman toisesta.”, Vähäsöyrinki listaa.

Mehiläisten värinäöstä on liikkeellä monenlaista tietoa. ”Emme vielä tarkkaan tiedä, miten se toimii, miten eri väriaistinsolut yhdistelevät tietoja kimalaisen päässä. Se kuitenkin tiedetään, että kimalaisen voi opettaa käymään vain tietynvärisillä kukkaniityillä ja vaihtamaan kohdettaan esimerkiksi sinisistä keltaisiin kukkiin palkintoa eli mesimäärää manipuloimalla.”

Tutkimuksen etiikka

Hyönteisillä voi tehdä vapaammin kokeita kuin vaikkapa nisäkkäillä, sillä eläinkoelainsäädäntö ei toistaiseksi säätele erityisesti hyönteiskokeita. Hyönteiset eivät kiinnosta aktivisteja eivätkä viranomaiset katso hyönteiskokeita samalla luupilla kuin eläinkokeita. Se ei silti tarkoita, että eettiset kysymykset sivuutetaan tutkimuksessa.

”Tutkijan pitää kunnioittaa elämää. Kokeita ei tehdä huvin vuoksi vaan siksi, että niiden avulla saadaan välttämätöntä tietoa. Maailmassa tehdään paljon eläinkokeita, jotka voitaisiin tehdä myös hyönteisillä. Toisaalta esimerkiksi amerikkalaiset ovat jo laatineet hyönteiskokeiden eettisiä pelisääntöjä ja hyviä käytäntöjä.”


Teksti: Marja Nousiainen
Kuvat: Marja Nousiainen ja Pixmac.fi