Petri Toiviainen
Musiikilla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät hyvää aivoterveydelle ja älylliselle suorituskyvylle. Jyväskylän ja Helsingin yliopistojen yhteinen huippuyksikkö selvittää, miksi.
Musiikin, mielen, kehon ja aivojen tutkimuksen huippuyksikkö. Nimi on pitkä, eikä englanninkielinen lyhenne juurikaan yksinkertaista asiaa: CoE MMBB (Centre of Excellence in Music, Mind, Body, and Brain).
Yksinkertainen ei ole tutkimuskohdekaan, vaikka voi päällisin puolin siltä kuulostaa. Yksikössä tutkitaan musiikin havaitsemisesta ja sen vaikutusta ihmisiin eri elämänvaiheissa.
Huippuyksikkö koostuu kolmesta tutkimusryhmästä, joista yksi toimii Jyväskylässä, toinen Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa ja kolmas Helsingin yliopiston kasvatustieteellisessä tiedekunnassa. Kokonaisuutta johtaa professori Petri Toiviainen, jolle myönnettiin Suomen Kulttuurirahaston suurpalkinto laajaa kansainvälistä näkyvyyttä tiedeyhteisössä saaneesta tutkimuksesta.
”Kyllä tämä palkinto kuuluu koko tutkimusalalle”, Toiviainen sanoo. Ala onkin poikkeuksellisen monipuolinen.
Toiviainen itse on taustaltaan fyysikko ja matemaatikko sekä jazz-muusikko. Huippuyksikön työssä yhdistyvät multimodaalinen musiikintutkimus, psykologia, kasvatustiede, musiikkiterapia, tietojenkäsittelytiede sekä kognitiivinen neurotiede. Multimodaalisuus tarkoittaa tässä tapauksessa sitä, että musiikkiin liitetään äänen lisäksi esimerkiksi liike, kommunikaatio ja visuaalisuus.
Mukana on sekä soveltavaa että perustutkimusta, ja tutkittavana musiikin välittömiä siinä missä pitkäkestoisiakin vaikutuksia. Tutkimusta tehdään niin laboratoriossa kuin ihmisten luonnollisessa elinympäristössä, ja siihen osallistuu terveitä, eri tavoin sairaita sekä eri-ikäisiä koehenkilöitä.
Lisäksi huippuyksikössä tutkitaan musiikin siirtovaikutuksia eli sitä, miten musiikki vaikuttaa ihmisen muihin toimintoihin, kuten oppimiseen, ja hyvinvointiin, esimerkiksi mielialan säätelyyn.
Vastikään jyväskyläläisissä päiväkodeissa aloitettu tutkimus vertaa liikunnan ja musiikkileikkitoiminnan vaikutusta lasten prososiaaliseen käyttäytymiseen.
Tutkimuksen kautta on mahdollista löytää aikaisempaa täsmällisempiä tapoja hyödyntää musiikkia esimerkiksi muistisairaiden, masentuneiden tai aivohalvauspotilaiden kuntoutuksessa.
Yhtenä tutkimustavoitteena on kehittää mittauspatteristo, joka auttaa ymmärtämään, miten aivomme prosessoivat musiikkia. Sitä kautta on mahdollista löytää aikaisempaa täsmällisempiä tapoja hyödyntää musiikkia esimerkiksi muistisairaiden, masentuneiden tai aivohalvauspotilaiden kuntoutuksessa.
”Jonkin verran on tutkimusta myös musiikillisten kuntoutus- ja terapiamenetelmien vaikutuksesta autismiin ja dysleksiaan. Tästä on jo aika paljonkin tutkimusnäyttöä, mutta me haluamme vähän pitemmällä tähtäimellä pureutua vielä syvemmälle. Yritämme ymmärtää niitä mekanismeja, joiden vuoksi musiikki vaikuttaa, ja miksi eri aktiviteetit vaikuttavat eri ihmisiin eri tavalla.”
Ennen nykyistä tehtäväänsä Petri Toiviainen (s. 1959) on johtanut Suomen Akatemian monitieteisen musiikintutkimuksen huippuyksikköä ja toiminut viisi vuotta akatemiaprofessorina. Hänen voisi ajatella tähän mennessä tietävän mielen ja musiikin yhteydestä kaiken tietämisen arvoisen – mutta hän sanoo ymmärtäneensä pikemminkin sen, miten vähän me vieläkään tunnemme aivojen toimintaa.
”Vaikka meillä on kaikenlaisia hienoja tutkimuslaitteita ja menetelmiä, niissä kaikissa on omat rajoitteensa. Aivothan kontrolloivat koko ajan kaikkea, mitä teemme, näemme ja kuulemme, myös tutkimustilanteissa. Aivotutkimusten tulosten tulkinnassa onkin mielestäni hyvä säilyttää tietty kriittinen harkinta.”
Jyväskylän yliopiston Musica-rakennuksessa tehdään monenlaisia kokeita, jotta voitaisiin selvittää, miksi ja miten monenlaisin tavoin musiikki meihin vaikuttaa. Kuuntelukokeissa koehenkilöt arvioivat muun muassa musiikin emotionaalista sisältöä. Alakerran laboratoriossa suoritetaan liikekaappauskokeita, joilla mitataan kehon liikkeitä ja niiden vasteita suhteessa kuunneltavaan musiikkiin.
Käytössä on erilaisia aivotutkimusmenetelmiä, kuten magneettiresonanssikuvausta ja magnetoenkefalografiaa, joiden avulla voidaan selvittää, mitä missäkin aivojen osissa tapahtuu, kun koehenkilö altistuu erilaiselle musiikille. Lisäksi on laskennallista tutkimusta, jossa analysoidaan ja mallinnetaan erilaisia musiikillisia osatekijöitä.
”Puhutaan konvergenssiparadigmasta”, Toiviainen summaa. ”Yritämme tuoda näitä eri näkökulmia yhteen sillä ajatuksella, että jos asiaa tutkitaan useilla eri menetelmillä useista näkökulmista, ja jos niistä saadaan toisiaan tukevaa tietoa, niin voidaan olettaa tiedon olevan luotettavaa.”
Huippuyksikössä työskentelee yhteensä noin 70 ihmistä, joista vajaa puolet toimii Jyväskylässä. Yhteistyö Helsingin yliopiston kanssa on jatkunut jo lähes 30 vuotta, ja tutkimusryhmä on kansainvälisesti yksi suurimmista musiikintutkimuksen alalla.
Mitään muuta taiteenalaa ei ole Suomessa tutkittu yhtä paljon kuin musiikkia, ja erityisesti musiikkipsykologian ja musiikkineurotieteen tutkimuksessa maamme on maailman huippua.
”Tästä ilmestyi hiljattain bibliografinen analyysi, jossa analysoitiin kolmen johtavan musiikkipsykologialehden koko sisältö 1970-luvulta lähtien. Siinä katsottiin muun muassa, missä artikkelit on alun perin julkaistu ja mihin viitataan eniten. Suomi oli absoluuttisestikin mitattuna 5. tai 6. sijalla, mutta väkilukuun suhteutettuna aivan ylivoimainen ykkönen sekä artikkelien määrässä että viittausmäärässä. Me olemme musiikintutkimuksen pikkujättiläinen.”
Miten tähän on tultu?
Suomessa on tehty pitkään uraauurtavaa neurotieteellistä tutkimusta. Osana sitä Helsingin yliopistossa on ollut vahva musiikin neurotieteellisen tutkimuksen perinne, jota ovat osaltaan edistäneet muun muassa professori Minna Huotilainen ja tutkimusjohtaja Mari Tervaniemi.
Petri Toiviainen“Suomi oli absoluuttisestikin mitattuna 5. tai 6. sijalla, mutta väkilukuun suhteutettuna aivan ylivoimainen ykkönen sekä artikkelien määrässä että viittausmäärässä. Me olemme musiikintutkimuksen pikkujättiläinen.”
Jyväskylän yliopiston musiikkitieteen laitoksella taas tehtiin 1990-luvun loppupuolella strateginen muutos, jossa päätettiin keskittyä kokeelliseen musiikkipsykologiaan ja tietokonemallintamiseen. Koska laskennalliseen tutkimukseen on suhtauduttu suopeasti, sille on myönnetty resursseja.
Yhteistyö kahden yliopiston välillä on toiminut hyvin ja tuottanut toistuvasti kiinnostavia tuloksia. Lisäksi isolla huippuyksiköllä on Toiviaisen mukaan ollut hyvä onni erittäin kilpaillun tutkimusrahoituksen saamisessa myös Euroopan Unionilta.
Miten eksakteja tieteitä, fysiikkaa ja matematiikkaa opiskellut Petri Toiviainen sitten päätyi ei-niin-eksaktiksi mielletyn musiikintutkimuksen pariin?
Kansakoulunopettajana työskennelleen äidin ansiosta kotona oli piano, ja päästyään soittotunneille Petri innostui heti. Murrosikäisenä mukaan tuli sähkökitara, myöhemmin myös basso.
Ajan myötä soitettavat kappaleet vaihtuivat klassisesta jazziin, ja Toiviainen esiintyi nimeään kantavien kokoonpanojen kanssa monenlaisilla estradeilla, myös jazz-alan kovimmilla festivaaleilla Montrealissa ja Porissa.
Luonnontieteetkin kiinnostivat, ja pianistikeikkojen sekä jazz-piano-opettamisen ohessa Toiviainen suoritti maisteritutkinnon. Kun Jyväskylän yliopiston musiikkitieteen laitokselta tarjottiin mahdollisuutta tehdä väitöskirja ensiaskeleitaan ottavassa tutkimuksessa eli neuroverkkojen käytössä musiikillisen kognition mallintamisessa, hän pystyi yhdistämään kaksi intohimoaan. Väitöskirja valmistui 1996.
”Olen ollut ehkä vähän liiankin innostunut kaikista asioista”, Toiviainen vähättelee. ”Toisaalta olemme päässeet aika pitkälle kehittelemällä tietokonemenetelmiä, joilla on voitu osoittaa, että musiikki todella vaikuttaa aivojen toimintaan ja niiden rakenteeseen, ennen kaikkea soittamisen kautta.”
Ammattimuusikoiden ja pitkään instrumenttia soittaneiden ihmisten aivot ovat siis erilaiset kuin ei-muusikoilla. Muusikoiden aivoissa on yleensä muita suurempi aivokurkiainen sekä enemmän eri lohkojen välisiä yhteyksiä ylläpitävää valkoista ainetta. Soitettaessa tai musiikkia kuunneltaessa aktivoituvat vasteet ovat muusikoilla selvästi muita voimakkaampia. Kaikki tämä helpottaa muun muassa eri aivopuoliskojen välistä kommunikaatiota, vasemman ja oikean käden keskinäistä koordinaatiota tai vaikkapa viulistin sormenpäiden kautta välittyvää informaatiota.
Aivoissa näkyy myös se, minkälaisen musiikillisen koulutuksen ihminen on saanut. Klassisen musiikin soittajilla etenkin säveltason puhtauteen liittyvät aivovasteet ovat muita voimakkaammat. Magneettiresonanssikuvauksessa taas näkyy, miten tietyt osat aivojen aktiviteetista kytkeytyvät ikään kuin pois päältä, kun muusikko siirtyy nuoteista soittamisen sijasta improvisoimaan.
Depression ja dementian hoitamisessa on saatu hoitotuloksia etenkin aktiivisella musiikkiterapialla, jossa potilaat soittavat tai laulavat yhdessä muiden kanssa. Tutkittavien mieliala on kohentunut ja kognitiiviset kyvyt parantuneet.
Musiikki on usein läheisesti yhteydessä emootioihin, jotka voivat puolestaan jättää aivoihimme pitkiäkin muistijälkiä. Siksi syvälle puhumattomuuteen vajonneet dementikot saattavat nuoruutensa musiikkia kuullessaan alkaa yhtäkkiä laulaa tai tanssia ja muistaa vieläpä laulun kaikki sanatkin.
Näiden ilmiöiden tarkempia mekanismeja tunnetaan vasta vähän, vaikka tutkimustiedon käytännön sovelluksille olisi paljon kysyntää.
Syvälle puhumattomuuteen vajonneet dementikot saattavat nuoruutensa musiikkia kuullessaan alkaa yhtäkkiä laulaa tai tanssia ja muistaa vieläpä laulun kaikki sanatkin.
Keskeinen etu huippuyksikölle myönnetyssä rahoituksessa on se, että se mahdollistaa isot pitkittäistutkimukset. Niiden kautta on mahdollista päästä entistä paremmin kiinni syy-seuraussuhteisiin.
Vertailevaa tutkimusta tehdään jo paljon; mutta jos todetaan, että musiikkia harrastavat oppilaat pärjäävät koulussa muita paremmin, paljon jää auki.
Auttaako musiikki sellaisenaan koulumenestyksessä? Vai menestyvätkö musiikkia harrastavat koulussa siksi, että heillä on mahdollisuus harrastukseen? Tai kenties siksi, että heidän kotonaan ollaan kiinnostuneempia koulunkäynnistä? Tätä kaikkea voi selvittää pitkittäistutkimuksella ja satunnaistetulla tutkimusasetelmalla.
Petri Toiviainen ja hänen kollegansa, huippuyksikön varajohtaja Teppo Särkämö kirjoittivat hiljattain Aamulehden yleisönosastossa koulujen musiikinopetuksen ja musiikkiin erikoistuneiden opettajien puolesta.
”Meillä ei ole tutkimusyksikössä mitään agendaa, teemme puolueetonta tiedettä; mutta kun täällä saadaan toistuvasti tutkimustuloksia, jotka osoittavat musiikin opiskelemisen hyödyllisyyden, on tietysti aiheellista jakaa sitä evidenssiä. Voimme pyrkiä vaikuttamaan ihmisten asenteisiin ja esimerkiksi poliittisiin päättäjiin osoittamalla tieteen avulla, miten merkityksellistä ja jopa hyödyllistä musiikki ja taide ihmisille on.”
Professori Suvi Saarikallion vetämässä Musiconnect-hankkeessa kartoitetaan musiikin roolia nuorten arjessa. Euroopan tutkimusneuvoston ERC:n rahoittama viisivuotinen tutkimus selvittää, miten murrosikäiset käyttävät musiikkia itsetuntemuksensa kasvattamiseen, mielialan säätelyyn sekä luodakseen yhteyksiä muihin.
Toiviaisen suosikkiasioita musiikintutkimuksessa vaikuttaa olevan musiikin ja liikkeen yhteys. Rytmin ja liikkeen vaikutus musiikin kokemiseen ja neuraalisiin vaikutuksiin on huomattava, sillä aivojen motoriset alueet osallistuvat musiikin rytmin prosessointiin.
”On kulttuureita, joissa musiikkia ja tanssia kuvaa sama sana”, Toiviainen huomauttaa. ”Länsimainen konserttimusiikki sosiaalisine normeineen taas on ihan erilainen, oma alueensa.”
Petri Toiviainen ylläpitää myös omaa soittotaitoaan, vaikka itsekritiikki estää keikkailun, ainakin toistaiseksi.
”Pitäisi olla soittokunnossa. Mutta jos joskus pääsee eläkkeelle, ehkä sitä voi taas ruveta harjoittelemaan.”
