"Kuigi elektroentsefalograafia (EEG) ise on 100 aastat olemas olnud, pole me psühhiaatriliste haiguste (diagnoosi) mõttes sellega eriti kusagile jõudnud," ütleb tervisetehnoloogiate nooremteadur Tuuli Uudeberg. EEG abil saab peanahalt mõõta ajukoores paiknevate närvirakukogumike omavahelise suhtluse tagajärjel tekkivat elektrilist aktiivsust.

Praegu kasutavad arstid EEG-d oma argitöös edukalt epilepsia diagnoosimisel ja kulu jälgimisel, uneuuringutes ning ka anesteesia jälgimisel. "Nende puhul on kindlad mustrid, mis ajulainetes tekivad ja mida osatakse kergesti ära tunda," märgib Uudeberg. Psüühilistest muredest otsitakse EEG kaasabil aga ainult aktiivsus- ja tähelepanuhäirele viitavat ajuaktiivust lastel ning seegi on heakskiidetud ainult USA-s.

Näiteks kõige levinumate psühhiaatriliste häirete, nagu depressiooni ja ärevuse puhul, EEG-d diagnoosimise abistamisel kasutada veel ei osata. "Piirdutakse ainult traditsioonilise kliinilise intervjuu ja küsimustikega. Samas on vajadus lisameetodi järele, mis aitaks abivajajad varakult tuvastada, kuna ainult osa neist saab õigeaegselt vajaliku diagnoosi ja ravi," osutab Uudeberg.

Ühe põhjusena ei tea teadlased veel täpselt, milliseid mõõdikuid EEG-s selliste häirete diagnoosimiseks vaadata. Erinevad uurimisrühmad kasutavad erinevaid mõõdikuid ja seadistavad neid erinevalt, mistõttu on keeruline uurimisrühmade tulemusi omavahel võrrelda. Tihti ei arvestata tulemuste analüüsil ka soolisi ja vanuselisi eripärasid.

Teiseks on ka täiesti tervete inimeste ajulainetes olulised erinevused. Uudebergi sõnul saab erinevusi näidata küll rühmatasandil, kui võrrelda psüühilise häirega gruppi ja kontrollrühma. "Kui me aga võtame ühe indiviidi ja üritame teda kuhugi rühma suruda, on nendel rühmadel hästi suur ülekate," kõrvutab ta. See tähendab, et inimeste ajulainete individuaalsete eripärade tõttu ei saa me ainult rühmauuringutele toetudes inimest tema EEG abil haigeks või terveks määrata ja paljud inimesed sobiksid korraga piltlikult mitmesse kasti.

Oma hiljuti kaitstud doktoritöös otsis Uudeberg mõõdikuid, mis oleksid sobilikud aju tervise järgimiseks indiviidi tasandil. Doktoritöö ühe osa jaoks tegi ta uuringu vaimselt tervete meestega vanuses 25–50 eluaastat, et teada saada, missugune on normaalolukorras EEG mõõdikute tavapärane kõikumisulatus. Selline valim võimaldas uurida võimalikult ühesuguseid inimesi, kelle aju oli juba välja arenenud, aga seda polnud veel vorminud ealised muutused.

Kõiki katseisikuid mõõtis Uudeberg EEG-ga 12 korda. Ta arvutas andmete põhjal välja kaheksa mõõdiku väärtused. "Saime välja peilida teatud mõõdikud, mis on ajas stabiilsemad ega reageeri nii tugevalt igapäevaste ajutiste muutuste peale," märgib värske doktor.

Stressis aju teeb rohkem tööd

Oma doktoritöö põhiuuringus jälgis Tuuli Uudeberg, et katseisikute andmed oleksid võimalikult võrreldavad. "Iga uuritav tuli igal hommikul samal ajal ja tegi eelneval õhtul samu tegevusi. Üritasime minimeerida erinevaid mõjusid, mis võiksid EEG-d mõjutada," lisab ta. Niimoodi 12 mõõtmiskorra pinnalt arvutas Uudeberg välja, kui palju kaheksa EEG-mõõdikut loomupäraselt muutuda võivad.

Varasema teaduskirjanduse põhjal võis eeldada, et inimeseti on mõõdikute suurusjärgud erinevad: ühel võib sama mõõdiku väärtus olla näiteks suurusjärgus viis, teisel kümme. Eeskätt eeldas Uudeberg, et mõõdikute kõikumisulatus on inimestel enam-vähem võrreldav ja võib olla kõrgema väärtuse korral suurem ja põhiline eesmärk oligi see ulatus teada saada.

"Need seaduspärad aga välja ei tulnud – ikkagi esines erinev magnituud ja erinev kõikumisulatus," tõdeb ta. Need on tema sõnul just need erinevused, mille tõttu ei saa grupitasandil tehtud uuringute tulemusi kasutada üksikisiku tervise üle otsuste tegemisel. Samas ongi senised teadmised saadud paljuski vaid grupiuuringutest.

"Doktoritöös leitud tugev individuaalsus just mõõdikute kõikumisulatuses tähendab, et vajame ka siin individuaalset lähenemist – nagu paljudes teistes tervisega seotud küsimustes, näiteks ravimite sobivuses," osutab Uudeberg.

Iga inimese kohta oleks värske doktori sõnul vaja määrata tema baasväärtuste vahemik, mille korral saab eeldada, et inimese vaimse tervisega on hästi. Kui aga mõõdikud sellest vahemikust väljuvad, tuleks pöörata inimese tervisele lisatähelepanu, et arenev haigus kohe algusjärgus kontrolli alla saada. See tähendaks EEG lisamist näiteks rutiinsesse töötervishoiu- või perearstikontrolli, mille käigus saaks jälgida muutusi ajas.

"Üks tõhusamaid mõõdikuid selliseks jälgimiseks on Higuchi fraktaaldimensioon, mis mõõdab EEG signaali keerukust. Kui selle väärtus läheb kõrgemaks, tähendab see, et ajutöö muutub keerukamaks," toob värske doktor esile. Piltlikult öeldes võib mõõdik anda tunnistust, et häiritud aju töötab tavalisest kaootilisemalt ja peab järje peal püsimiseks rohkem pingutama. Teisalt on ajutöö keerukus ja korrastatus Uudebergi sõnul oluline, sest selle vähenemine võib viidata jällegi neurodegeneratiivsetele haigustele, nagu Alzheimer.

Higuchi fraktaaldimesioon näitas, et püsib ajas stabiilne. "Samuti näitas ta doktoritöö teises osas, et on võimeline püüdma üksinda hästi palju sama infot, mida teised mõõdikud kokku," meenutab Uudeberg. Seega on fraktaaldimensioon tema hinnangul hea mõõdik, millega püüda erinevaid muutusi EEG-s.

Immuunvastust oli ajus näha

Põhiuuringu kõrval kirjeldas Tuuli Uudeberg juhtumiuuringut, kus ühel samuti 12 korda salvestamas käinud katseisikul sai hinnata koroonavaktsiini mõju EEG signaalile. Uuring valmis koroonaajal, mil inimesed said parasjagu esimesi ja teisi koroonavaktsiini annuseid. Seejuures tekitas Pfizer-BioNTechi vaktsiini teine doos inimestel tihti ebamugavustena tajutavaid kõrvaltoimeid, nagu palavikku ja süstepiirkonna valu.

"Meie uuritav sai samuti teise doosi. Ootasime, kuni kõrvaltoimed olid kadunud ja ta tundis end normaalselt. Tegime talle viis päeva pärast vakstineerimist mõõtmise ja nägime, et kuuest mõõdikust kolm langesid oma normväärtustest väljaspoole," meenutab Uudeberg. Kui sama inimest seitse päeva hiljem uuesti mõõdeti, olid tal kõik kolm mõõdikut taas normis.

Seejuures oli üheks ajutist häiringut tuvastanud mõõdikuks Higuchi fraktaaldimensioon. "See näitab, et mõõdikud võivad olla kenasti stabiilsed, kui ajus on kõik hästi, ja näidata kõrvalekallet, kui toimuvad olulised muutused," tõdeb värske doktor.

Kaks ülejäänud mõõdikut, mis baasväärtuste vahemikust väljusid, viitasid kõrgemate sageduste tõusule ajulainetes. Üldjoontes koosneb EEG signaal erineva sagedusega lainetest: leidub nii rahulikumaid kui ka kiiremaid laineid. Stressi korral oli aga näha, kuidas kõrgema sagedusega ehk gammasageduslikke laineid tuli juurde.

"Kolmas mõõdik oli spektraalse asümmeetria indeks, mille tõus näitab samuti, et signaalis on toimunud nihe kõrgemate sageduste suunas," lisab Uudeberg. Kõrged sagedused seostuvad teadlikuma ajutööga ehk sellega, kui inimene üritab tõsiselt mõelda ja pingutada. Uudebergi sõnul on samu mustreid rohkem näha ka stressi korral. Madalamad sagedused on seevastu seotud inimese baasfunktsioonidega.

Teisisõnu on immuunreaktsioon piisavalt tugev, et aju füsioloogias tuleksid esile EEG-ga mõõdetavad muutused. Samas on selle mõju mööduv ning seda saabki käsitleda ajutise, kuid tugeva stressivastusena. "See aitas hinnata, missugused mõõdikud on sellistele muudatustele tundlikud," selgitab Uudeberg.

Tema sõnul leevendas nähtu toonaseid hirme, et vaktsiin tekitab püsivalt valusid, halba enesetunnet või muudab ajufüsioloogiat. "Eeldame, et kui inimene saab depressiooni või ärevushäire, võiksid tekkida sarnased stressireaktsioonilaadsed muutused, kuid siis ei möödu need iseenesest ja nii kiiresti," sõnab ta. Samas sai seda jälgitud ainult ühel uuritaval. Sestap ei saa nähtu alusel väita, et kõigil tulevad samasugused muutused ühtemoodi välja.

Ikkagi tulevikumuusika

Kui 100 aastaga on EEG-ga jõutud psüühikahäirete vallas alles esimeste sammudeni, siis Tuuli Uudebergi praegused leiud kohe arsti kabinetti ei jõua. "Üks järgmine samm oleks suuta kirjeldada neid aspekte EEG-s, mis variatiivsust põhjustavad," osutab ta. Näiteks saaks arst patsiendi EEG eripärasid teades ennustada, kas tolle näitajate kõikumisulatus on suur või väike. Nii oleks lihtsam teada, mis väärtusi just sellel inimesel normaalseks aluseks pidada.

Uudebergi sõnul oleks suur samm kliinilisele kasutusele lähemale juba see, kui mõõdikuid suudetaks arstide jaoks kohandada nii, et need arvestaksid patsiendi eripära. Seejuures võiksid need anda standardiseeritud vastuse: näiteks väärtuse vahemikus 0–1. "Oletame, et kui väärtus on suurem kui 0,5, tuleks inimese vaimsele tervisele tähelepanu pöörata. Kui see on madalam, on ilmselt kõik korras ja võime aasta pärast uuesti mõõta," näitlikustab värske doktor.

Kõige muu kõrval lõi Uudeberg uuringu käigus uue meetodi, millega edaspidi inimeste muutunud ajutööd mõõta. Rühmatasandil mõõdikuna oli see sama tõhus kui eespool mainitud Higuchi fraktaaldimensioon. "Koos fraktaaldimensiooniga näitas see ka üksikinimesete tasandil head stabiilsust ega kõikunud suvaliste asjade peale," rõõmustab Uudeberg.

Paraku doktoritöö valmimise ajaks uus meetod indiviidi tasandil tundlikkuse osas veel testitud ei saanud, mistõttu jääb selle kasutamine edasiste uuringute pärusmaaks.

Tervisetehnoloogiate instituudi doktorant Tuuli Uudeberg kaitses doktoritöö "Sensitivity and Individual Temporal Stability of Electroencephalography-Based Measures" ("Elektroentsefalograafial põhinevate mõõdikute tundlikkus ja individuaalne ajaline stabiilsus") 10. märtsil Tallinna Tehnikaülikoolis. Juhendasid Tallinna Tehnikaülikooli kaasprofessorid tenuuris Maie Bachmann ja Juri Belikov. Oponeerisid professor Tarmo Lipping Tampere Ülikoolist ning doktor Florian Raabe Müncheni Ludwig-Maximiliani Ülikooli Haiglast ja MaX Plancki Psühhiaatriainstituudist.