Eli­mis­tön stressi näkyy bio­sig­naa­leis­ta

Miksi kuntoharjoittelu antaa eri ihmisille eri tuloksia, vaikka harjoitusohjelma olisi sama? Miksi ihmiset reagoivat yksilöllisesti harjoitteluun?Oululainen tutkimusyhteistyö avaa kuntoharjoittelun vaikutuksia.

Kotimonitoroinnin lisäksi potilaat käyvät säännöllisesti laboratoriotesteissä. Elimistön stressitilasta saadaan tietoa mittaamalla alaraajan peroneus-hermon toimintaa. Mittalaitteet ovat Oulussa maailmanluokkaa.
Kotimonitoroinnin lisäksi potilaat käyvät säännöllisesti laboratoriotesteissä. Elimistön stressitilasta saadaan tietoa mittaamalla alaraajan peroneus-hermon toimintaa. Mittalaitteet ovat Oulussa maailmanluokkaa.

Miksi kuntoharjoittelu antaa eri ihmisille eri tuloksia, vaikka harjoitusohjelma olisi sama? Toisilla kunto tutkitusti huononee, toisilla taas paranee. Miksi ihmiset reagoivat yksilöllisesti harjoitteluun?

"Jokainen ihminen, niin terve kuin sairaskin, on oma monimutkainen kokonaisuutensa ja tarvitsee siksi hänelle henkilökohtaisesti räätälöidyn kunto-ohjelman", vastaa Verven Liikuntalääketieteen tutkimusyksikön johtaja, dosentti Mikko Tulppo.

Yksilöllinen kuntoharjoittelu on aivan uusi lähestymistapa, jota Suomessa tutkii ainoastaan Oulun Verve ja maailmallakin vain kaksi muuta tutkimusyksikköä. Harjoitusvasteen eroista selittyy geneettisillä tekijöillä 30-40 prosenttia. Kymmenen prosentin verran vaikuttavat taustatekijät, kuten ikä, sukupuoli, etninen alkuperä ja lähtökunto.

Tutkimuksissa on todettu, että hyvin merkittävä rooli on myös ihmisen autonomisen hermoston tilalla eli sillä, onko ihminen stressaantunut vai rentoutunut. Mieliala vaikuttaa kunnon kehittymiseen peräti 30 prosentin verran. Autonomisen hermoston toiminta fyysisen kuormituksen aikana on kuitenkin monimutkainen prosessi, jonka kaikkia vaikuttavia tekijöitä ei vielä tunneta.

Lisävalaistusta asiaan pyritään saamaan keräämällä Oulussa laaja, yli kaksisataa potilasta ja tervettä henkilöä käsittävä aineisto liikunnan vaikutuksesta kakkostyypin diabetesta ja sepelvaltimotautia sairastavien potilaiden kuntoon ja terveydentilaan. Kakkostyypin diabeteksen ja sydänoireita aiheuttavan sepelvaltimotaudin yhdistelmä on yleisin kuolemaan johtava sairaus länsimaissa. Suomessa diabeteksesta uhkaa tulla merkittävä kansantauti. Tällä hetkellä tautiin sairastuneita arvioidaan olevan jo 450 000 henkilöä.

Potilaat saavat kotiinsa mittauslaitteen, jonka avulla he mittaavat vointiaan kaksi kertaa viikossa. Tämä Polar Electron kehittämä mittauslaite rekisteröi sykevaihtelua. Lisäksi koehenkilöt pitävät päiväkirjaa ja käyvät säännöllisin väliajoin laboratoriotesteissä Vervellä. Testeissä mitataan erilaisia ihmiskehon jatkuvasti tuottamia biosignaaleita, kuten sydämen sähkökäyrää, hengitysvaihtelua, verenpainetta ja sympaattisen hermoston toimintaa. Näiden avulla potilaan autonomisen hermoston tilaa voidaan arvioida.

Sama mittausaineisto on myös Oulun yliopiston Sähkö- ja tietotekniikan osastolla toimivan biosignaalien tutkimusryhmän käytössä. Lääketieteellisen tekniikan professori Tapio Seppäsen luotsaama ryhmä analysoi potilaiden biosignaaleja tiedonlouhinnaksi kutsutuilla matemaattisilla ja tilastollisilla menetelmillä. "Laskemme tästä aineistosta useita suureita, jotka mahdollisesti selittävät potilaan kunnon muutoksia parempaan tai huonompaan", kertoo Seppänen.

Eri biosignaalien antamaa tietoa voidaan yhdistää toisiinsa. Tavoitteena on pystyä ennakoimaan jo kuntoharjoittelun varhaisessa vaiheessa sitä, miten harjoittelu tulee tehoamaan.

Oulussa on tehty jo yli viisitoista vuotta laaja-alaista poikkitieteellistä tutkimustoimintaa, jossa yhdistyy kliininen lääketiede, kuntoutus ja lääketieteellinen tekniikka. Käytössä olevaa ihmisen liikuntafysiologian mittauslaitteistoa ei löydy toista Suomessa. Väitöskirjoja on vuosien aikana syntynyt jo yli 20 tekniikan, biofysiikan, liikuntafysiologian, hyvinvointiteknologian ja lääketieteen aloilta.

Oulun yliopiston Sähkö- ja tietotekniikan osaston ja Verven Liikuntalääketieteen tutkimusyksikön lisäksi tärkeänä yhteistyökumppanina on Oulun yliopistollisen sairaalan kardiologian professori Heikki Huikuri ryhmineen. Työnjako signaalinkäsittelyn ja liikuntafysiologian tutkijoiden välillä on selvä. Liikuntafysiologit huomaavat testeissään eri ilmiöitä, joita tekniikan ammattilaiset pyrkivät matemaattisesti todentamaan.

Aina ei ole selvää, mitä tekijää biosignaalista pitäisi etsiä. "Ihmisen kehon toiminnan tunteminen on meillekin tärkeää", Tapio Seppänen korostaa.