Kuinka tutkia tervettä kognitiota vain yhden potilaan avulla: tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa

Transkriptio

1 TIETEELLISET ARTIKKELIT Jussi Valtonen Kuinka tutkia tervettä kognitiota vain yhden potilaan avulla: tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa Kognitiivisessa neuropsykologiassa hankitaan perustutkimuksellista tietoa terveestä kognitiivisesta järjestelmästä tutkimalla yksilöitä, joiden kognitiiviset toiminnot ovat esimerkiksi aivovamman seurauksena vaurioituneet tai jo alun perin kehittyneet poikkeavalla tavalla. Tapaustutkimukset muodostavat kognitiivisen neuropsykologian keskeisen tutkimusmenetelmän, jonka tuloksia osa tutkijoista pitää potilasryhmillä tehtyjen tutkimusten tuloksia luotettavampina. Eduistaan huolimatta kokeellista neuropsykologista tapaustutkimusta käytetään tieteellisessä kognition perustutkimuksessa Suomessa vain vähän. Usein se yhdistetään virheellisesti joko kliiniseen tutkimukseen, kliiniseen käytäntöön tai kuvailevaan tai laadulliseen tutkimukseen. Tässä artikkelissa esitellään tutkimusotteen vahvuuksia, historiallisesti tärkeitä tutkimusalueita ja logiikkaa, jonka varassa yksittäisestä potilastapauksesta voidaan tehdä yleistettäviä johtopäätöksiä terveen kognitiivisen järjestelmän toiminnasta. Kokeellista neuropsykologista tapaustutkimusta suositellaan hyödynnettäväksi nykyistä laajemmin myös kotimaisessa kognition tutkimuksessa. Avainsanat: kognitiivinen neuropsykologia, tapaustutkimukset, kognitio, kognitiivinen psykologia, kognitiivinen neurotiede, metodologia, aivovauriot, objektintunnistus, kasvot Johdanto Kognitiivisessa neuropsykologiassa hankitaan tietoa terveen mielen toiminnasta tutkimalla potilaita, joiden kognitiivinen järjestelmä on syystä tai toisesta poikkeava. Kyse voi olla kehittyneen aivotoiminnan häiriöstä, jolloin kognitiiviset toiminnot ovat vaurioituneet esimerkiksi aivovamman seurauksena, tai häiriö voi olla kehityksellinen, jolloin kognitiivinen järjestelmä ei ole alun perinkään päässyt rakentumaan normaalisti. Kognitiivisen neuropsykologian lähtökohtana on huomio, jonka mukaan kognitiiviset toiminnot voivat vaurioitua tai säilyä valikoidusti eli selektiivisesti. Aivovamman seurauksena potilas saattaa menettää esimerkiksi kykynsä tuottaa puhetta mutta pystyä edelleen ymmärtämään sitä ja päinvastoin. Ilmiössä on samalla kyse kognition tutkimuksen kulmakivestä, oletuksesta, jonka mukaan monimutkaiset kognitiiviset toiminnot, kuten puhuminen, muisti tai näköhavainnot, perustuvat joukkoon yksinkertaisempia, perustavampia tiedonkäsittelyprosesseja. Koko kognitiivisen järjestelmän ajatellaan koostuvan suuresta joukosta (ainakin osin) toisistaan riippumattomia alajärjestelmiä eli moduuleja. Aivovauriotapauksista on tehty tervettä kognitiota koskevia päätelmiä ainakin 1800-luvun puolivälistä saakka (ks. esim. Caramazza & Coltheart, 2006), mutta omaksi tutkimusalakseen kognitiivinen neuropsykologia kehittyi kognitiivisen vallankumouksen jälkeen luvuilla muun 23

2 Jussi Valtonen muassa Marshallin ja Newcomben (1966) lukemista ja Warringtonin ja Shallicen (1969; Warrington, 1975) muistia koskevien tutkimusten myötä. Sarjaa Cognitive Neuropsychology alettiin julkaista vuonna Tapaustutkimukset ovat alusta saakka muodostaneet tutkimusalan selkärangan, olleet tärkeitä kognitiotieteen aseman vakiinnuttamisessa ja inspiroineet lähitieteiden tutkijoita. Niiden keskeisin arvo on silti ennen kaikkea kontrolloidun, kokeellisen tutkimustiedon tuottaminen kognitiivisen järjestelmän toimintaperiaatteista terveissä aivoissa. Vaikka koehenkilöt ovat yksittäisiä potilaita, tutkimustulosten ajatellaan olevan yleistettävissä koskemaan kaikkia ihmisiä. Tutkimusala on kansainvälisesti ollut niin hedelmällinen, että kognitiivista neuropsykologiaa olisi hyödyllistä tuntea myös Suomessa. Erityisesti tapaustutkimusten hyödyntäminen rikastaisi kotimaisen tutkimuksen mahdollisuuksia. Matti Laine ja Jussi Niemi ovat käyttäneet tapaustutkimusta suomalaisten potilaiden kielen häiriöiden tutkimisessa (Laine, Niemi, Koivuselkä-Sallinen & Hyönä, 1995; Laine & Niemi, 1997), mutta laajemmin lähestymistapaa ei ole Suomessa käytetty. Tässä artikkelissa esittelen kognitiivisen neuropsykologian tutkimusalueita ja logiikkaa, jolla yksittäisestä potilaasta voidaan tehdä tervettä kognitiota koskevia, yleistettäviä johtopäätöksiä. Perustelen, miksi kognitiivinen neuropsykologia ei tavoitteiltaan tai menetelmiltään yleisesti poikkea muusta kognition tutkimuksesta, vaikka sillä on omat rajoituksensa ja erityiset vahvuutensa. Käytän esimerkkinä Moscovitchin, Winocurin ja Behrmannin (1997) tutkimusta potilas CK:n kasvojen ja esineiden näönvaraiseen tunnistamiseen liittyvistä kognitiivisista prosesseista. Tapaustutkimus kognitiivisessa neuropsykologiassa Vaikka kognitiivisessa neuropsykologiassa tutkitaan potilaita, jotka kärsivät aivotoiminnan häiriöistä, tutkimus ei ole kliinistä eikä liity potilaiden hoitamiseen. McCloskeyn (2001b) jaottelua seuraten kognitiivisia häiriöitä voidaan tutkia ainakin kolmesta eri syystä: tiedon hankkimiseksi a) normaaleista kognitiivisista toiminnoista, b) normaalien kognitiivisten toimintojen paikallistumisesta aivoihin tai c) häiriöistä itsestään. Kognitiivisessa neuropsykologiassa pyritään useimmiten näistä ensimmäiseen. Kognitiivinen neuropsykologia yhdistetään joskus virheellisesti kliiniseen neuropsykologiaan, jonka tavoitteena on parantaa henkisten toimintojen häiriöiden diagnosointia, tunnistamista ja hoitamista. Kliinisessä tutkimuksessa ja käytännössä kognitiivisia häiriöitä tarkastellaan kliinisten häiriöluokkien näkökulmasta ja nojaudutaan erityisesti standardoituihin neuropsykologisiin testeihin. Tarkastelutapa kliinisessä tutkimuksessa on lähtökohtaisesti toinen kuin kognitiivisessa neuropsykologiassa, jonka tavoite on perustutkimuksellinen. Kognitiivisessa neuropsykologiassa potilaiden suoriutumista tutkitaan terveen kognitiivisen järjestelmän näkökulmasta ja kokeellisilla laboratorioasetelmilla psykometristen testien lisäksi. Vaikka kliinisessä psykologiassakin saatetaan laatia yksityiskohtaisia, esimerkiksi havainnointiin perustuvia tapauskuvauksia yksittäisistä potilaista, kognitiivisessa neuropsykologiassa tiedonhankinnan tapa on perustavalla tavalla toinen. Kognitiivisessa neuropsykologiassa tietoa hankitaan vertailemalla koeasetelmia, joissa kokeellisesti manipuloitavien muuttujien vaikutusta riippuviin muuttujiin selvitetään johdonmukaisesti ja kontrolloidusti kuten muussakin kokeellisessa psykologiassa. 1 Toisin kuin neuropsykologia-sanan perusteella voisi ehkä kuvitella, kognitiivisessa neuropsykologiassa ei useinkaan ensisijaisesti tähdätä eri aivoalueiden tehtävien selvittämiseen. Kysymys siitä, miten kognitiiviset prosessit toteutuvat hermoston tasolla, on mielekäs ja tärkeä tieteellinen kysymys, mutta koskee eri selityksen tasoa kuin kysymys siitä, millaisia kognitiiviset prosessit itsessään ovat. Neuropsykologisia potilaita tutkimalla tehdään vaihtelevassa määrin päätelmiä myös toimintojen paikallistumisesta aivoihin (Caramazza, 1992; Gazzaniga, 1995, 2000), mutta vahvimmillaan tutkimusote on tasolla, jolla tutkitaan tiedonkäsittelyä, kognitiivisten prosessien luonnetta, niiden hermostollisesta perustasta riippumatta. Useimmiten kognitiivisen neuropsykologin tavoite on sama kuin terveitä koehenkilöitä tutkivalla kognitiivisella psykologilla: ymmärtää, miten terve mieli toimii. Tutkimuksella yritetään selvittää, millaisten mielensisäisten tiedonkäsittelyprosessien ja -periaatteiden ansiosta pystymme ymmärtämään puhetta, 24 PSYKOLOGIA

3 Tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa laskemaan kertolaskuja, muistamaan ostoslistoja, tarttumaan kahvikuppiin tai tunnistamaan isoäitimme kasvot väkijoukosta. Kognitiivisessa neuropsykologiassa tehdään sekä ryhmä- että tapaustutkimuksia, mutta osa tutkijoista pitää tapaustutkimusta ryhmätutkimuksia luotettavampana, kun halutaan hankkia tietoa terveestä kognitiosta tutkimalla neuropsykologisia potilaita (Caramazza, 1984; Badecker & Caramazza, 1985; Caramazza, 1986; Caramazza & McCloskey, 1988; Ellis, 1987; Caramazza & Badecker, 1989, 1991; McCloskey & Caramazza; 1988, McCloskey, 1993; Coltheart, 2001; Caramazza & Coltheart, 2006; Martin & Hull, 2007). Kun eri potilaiden koetuloksia ei yhdistetä toisiinsa esimerkiksi laskemalla niistä keskiarvoja, voidaan välttyä tekemästä populaation homogeenisuutta eli yhtenäisyyttä koskevia oletuksia, jotka ovat joidenkin tutkijoiden mielestä aivovauriopotilaiden kohdalla lähtökohtaisesti ongelmallisia. Kokeellisia tuloksia saatetaan raportoida esimerkiksi yhdeltä, kahdelta tai kolmelta potilaalta. Olennaista on, että potilaiden tuloksia ei ole yhdistetty ryhmätasolla, vaan niitä on tarkasteltu yksilökohtaisesti. Suomessa kognitiivisesta neuropsykologiasta on kirjoitettu vain vähän. Paras ja ainoa tiedossani oleva kotimainen lähde tapaustutkimuksen periaatteista kognitiivisessa neuropsykologiassa on Revonsuon ja Laineen (2006) ansiokas mutta suppeahko oppikirjaluku. Kotimaisissa tiedejulkaisuissa kognitiivista neuropsykologiaa ei tietääkseni ole käsitelty koskaan. Vaikka esimerkiksi kotimaisessa kehityksellisiä kognitiivisia häiriöitä käsittelevässä oppikirjassa (Lyytinen, Ahonen, Korhonen, Korkman & Riita, 2002) viitataan myös tapaustutkimuksilla saatuihin tuloksiin (esim. Korhonen, 2002; Räsänen & Ahonen, 2002), itse lähestymistavan logiikkaa, rajoituksia tai vahvuuksia ei käsitellä. Kotimaisista lukion psykologian oppikirjoista saattaa virheellisesti saada sen käsityksen, että kokeellisen psykologian tutkimusmenetelmiä ei olisi mahdollista käyttää yksittäisten aivovauriopotilaiden kohdalla tai jopa että yleistettävien päätelmien tekeminen terveestä kognitiosta ei olisi yksittäisiä aivovauriopotilaita tutkimalla lainkaan mahdollista. Kansainvälisissä oppikirjoissa sen sijaan kognitiivinen neuropsykologia esitellään yhtenä kognition tutkimuksen vaikutusvaltaisimmista ja monipuolisimmista kokeellisista menetelmistä (esim. Gazzaniga, Ivry & Mangun, 2002; Eysenck & Keane, 1995). Kansainväliset tiedejulkaisut, kuten Nature, Science ja Nature Neuroscience, julkaisevat kognitiota koskevia vertaisarvioituja kokeellisia tapaustutkimuksia säännöllisesti (esim. Goldberg ym., 1981; Hart, Berndt & Caramazza, 1985; McCarthy & Warrington, 1988; Semenza & Zettin, 1989; Behrmann, Winocur & Moscovitch, 1992; Hart & Gordon, 1992; Adolphs ym., 1994; Caramazza & Hillis, 1990a, 1991; Goodale, Milner, Jakobson & Carey, 1991; Fendrich, Wessinger & Gazzaniga, 1992; Friedman-Hill, Robertson & Treisman, 1995; Caramazza, 1996a, 1996b; Vargha-Khadem ym., 1997; Corkin, 2002; Caramazza, Chialant, Capasso & Miceli, 2000; Pisella ym., 2000; Miceli ym., 2001; Anderson & Phelps, 2001; Turk ym., 2002; Hillis, Wityk, Barker & Caramazza, 2003; Peretz & Coltheart, 2003; Adolphs ym., 2005). Vertaisarvioituja tapaustutkimuksia kognitiivisessa neuropsykologiassa julkaistaan käytännössä kaikissa kokeellisen psykologian, neuropsykologian ja kognitiivisen neurotieteen alan julkaisusarjoissa. Cognitive Neuropsychology -sarjan 20-vuotisnumerossa (23:1; 2006), joka tarkastelee tutkimusalan näkymiä, kymmenestä katsausartikkelista yhdeksän käsittelee tapaustutkimuksia. Kansainväliset akateemiset kustantajat, kuten Oxford University Press, MIT Press ja Psychology Press, julkaisevat säännöllisesti kirjallisuutta, joka keskittyy tapaustutkimuksiin kognitiivisessa neuropsykologiassa (esim. Howard & Franklin, 1988; Milner & Goodale, 1995; Temple, 1997; Rapp, 2001; McCloskey, 2009). Kognitiivisen neuropsykologian lähtökohtia Tutkimuslogiikan, tulosten yleistettävyyden tai tieteellisen asemansa osalta kognitiivinen neuropsykologia ei erityisesti eroa muista kognitiivisen psykologian tai kognitiivisen neurotieteen menetelmistä. Kognitiivisessa neuropsykologiassa tapaustutkimukset ovat kontrolloituja, kokeellisia laboratoriotutkimuksia, joissa periaatteet suhteessa koeasetelmien kontrollointiin ja esimerkiksi tilastolliseen päättelyyn ovat samat kuin muussakin kokeellisessa tutkimuksessa. Toisin kuin kliinisissä tapauskuvauksissa, kognitiivisessa neuropsykolo- 25

4 Jussi Valtonen giassa hankitaan tietoa riippumattomien ja riippuvien muuttujien kausaalisista yhteyksistä kuten muussakin kokeellisessa psykologiassa. Kognitiivisen neuropsykologian rajoituksia pidetään pitkälti samoina kuin kognitiivisen psykologian yleensäkin: kognitiivisten prosessien luonne täytyy päätellä epäsuorasti koetilanteiden vaikutuksesta esimerkiksi reaktioaikoihin ja virheiden määrään. Eysenck ja Keane (1995) pitävät kognitiivisen neuropsykologian suurimpana ongelmana samaa kuin muussakin kognitiivisessa psykologiassa, eli sitä, että ylempiä kognitiivisia toimintoja, kuten päättelyä, ajattelua tai toiminnanohjausta, on vaikeampi tutkia kuin esimerkiksi fonologista lyhytkestoista muistia. Kognitiivisen neuropsykologian erityispiirteet liittyvät siihen, että kognitiivista järjestelmää ei tietenkään voida kontrolloidusti vaurioittaa. Tämä on usein ongelmallista esimerkiksi joidenkin sellaisten tutkimuskysymysten suhteen, jotka koskevat kognitiivisten toimintojen paikallistumista eri aivoalueille (joskaan ei kaikkien, ks. esim. Gazzaniga, 1995, 2000; McCloskey, 2001b; Silvanto, Cowey, Lavie & Walsh, 2007; Silvanto, Cowey & Walsh, 2008). Kognitiivisten toimintojen tarkastelutason tutkimukselle se ei kuitenkaan aiheuta ongelmaa, koska aivovauriopotilaan kognitiivisia toimintoja voidaan tutkia käyttäytymisen tasolla riippumatta siitä, mihin potilaan vaurio anatomisesti paikallistuu tai kuinka tarkkarajainen vaurio anatomisesti on. Anatomista vauriota tärkeämpi käsite kognitiivisessa neuropsykologiassa on toiminnallinen vaurio. Kun normaali kognitiivinen suoriutuminen perustuu terveissä aivoissa koko tiedonkäsittelyjärjestelmän kaikkien osa-alueiden normaaliin toimintaan, neuropsykologisella potilaalla suoriutuminen heijastaa toiminnallisen vaurion aiheuttamaa muutosta järjestelmän kyvyssä käsitellä tietoa. Toiminnallisella vauriolla tarkoitetaan sitä kognitiivisen järjestelmän osa-aluetta tai prosessointitasoa, joka ei aivovaurion tai kehityksellisen häiriön vuoksi toimi kuten terveessä tiedonkäsittelyjärjestelmässä. Kognitiivisen neuropsykologin tehtävänä on yrittää määritellä toiminnallisen vaurion luonne: päätellä, millainen muutos kognitiivisessa järjestelmässä selittäisi potilaan suoritukset eri koetilanteissa. Tutkimuskysymysten teoreettiseen tarkkuuteen vaikuttaa se, kuinka paljon järjestelmän kyseisistä osista jo tiedetään. Universaalius- ja läpinäkyvyysoletus Terveen järjestelmän rakenne asettaa rajoituksia sille, millaiset häiriöt ovat mahdollisia. Siksi jokainen kognitiivinen häiriö muodostaa myös testin vallitsevalle käsitykselle siitä, miten kognitiivinen järjestelmä on rakentunut. Tutkimuksen logiikka perustuu erityisesti kahteen oletukseen, joita kutsutaan universaalius- ja läpinäkyvyysoletuksiksi. Yksittäisistä potilastapauksista voidaan tehdä yleistettäviä päätelmiä siksi, että kognitiivinen järjestelmä oletetaan kaikille ihmisille samanlaiseksi (Caramazza, 1986; Coltheart, 2001; McCloskey, 2001b). Tätä kutsutaan universaaliusoletukseksi. Kognitiivinen psykologia on lähtökohtaisesti kiinnostunut niistä mielensisäisistä prosesseista ja rakenteista, jotka ovat kaikille yhteisiä. Sen, millaisten kognitiivisten prosessien varassa kahvikuppi tunnistetaan kahvikupiksi, ei ajatella riippuvan henkilöstä, hänen yksilöllisistä kokemuksistaan tai asenteistaan, vaan kaikille yhteisistä, yleisistä kognitiivisista rakenteista. Sitä, keitä terveet koehenkilöt tietyssä kokeessa ovat, ei pidetä merkityksellisenä, koska kognitiivisten prosessien ajatellaan toimivan kaikilla samojen periaatteiden mukaan. Kognitiivisessa neuropsykologiassa nojataan samaan universaaliusoletukseen. Tutkimalla potilasta, jonka kognitiivinen järjestelmä on vaurioitunut, voidaan tehdä päätelmiä järjestelmän normaalista toiminnasta vain, jos itse järjestelmä on universaali. Universaaliusoletuksen mukaan saman toiminnallisen vaurion ajatellaan vaikuttavan jokaisen ihmisen kognitiiviseen järjestelmään periaatteessa samoin 2. Jos oletus kaikille yhteisestä kognitiivisesta järjestelmästä on virheellinen, kognitiivinen neuropsykologia muuttuu mahdottomaksi. Samalla kuitenkin myös terveillä koehenkilöillä tehtyjen kokeiden logiikka tulee ongelmalliseksi. Terveet koehenkilöt ovat otos, jonka oletetaan edustavan kaikkien terveiden ihmisten muodostamaa populaatiota. Jos kognitiivinen arkkitehtuuri ei ole keskeisiltä osin samanlainen koko populaatiolla, myöskään satunnaisesti valitun koehenkilöjoukon suorituksista ei voi tehdä päätelmiä, jotka koskevat koko populaatiota. Tätä käytäntöä ei yleensä kyseenalaisteta, koska samalla kyseenalaistettaisiin käytännössä kaikki kognition tutkimus. Ei myöskään ole selvää, millainen oletus kognitiivisen jär- 26 PSYKOLOGIA

5 Tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa jestelmän yleisyydestä olisi universaaliusoletusta perustellumpi 3. Universaaliusoletuksen lisäksi kognitiivisessa neuropsykologiassa joudutaan tekemään oletus, jota Caramazza (1984, 1986, 1992) kutsuu transparenttisuus- eli läpinäkyvyysoletukseksi. Tutkimuksessa oletetaan, että kognitiiviset toiminnot saattavat lähinnä vaurioitua tai säilyä valikoidusti ja että yhteys vaurioituneen ja normaalin järjestelmän välillä on riittävän läpinäkyvä ollakseen vallitsevien teoreettisten viitekehysten näkökulmasta kokeellisesti tutkittavissa. Aivojen kehittyneen järjestelmän toimintahäiriö esimerkiksi aivovamman seurauksena ei toisin sanoen saa aiheuttaa aivoihin sellaisia muutoksia, jotka johtaisivat esimerkiksi kokonaan uusien kognitiivisten osajärjestelmien muodostumiseen. Samalla oletetaan, että tapahtuneet muutokset ovat toiminnallisesti paikallisia eli jättävät säilyneet kognitiiviset toiminnot ennalleen. Coltheart (2001) nimittää tätä vähennettävyysoletukseksi: kognitiiviselle psykologialle tyypillisessä vuokaaviomallissa, jossa osajärjestelmiä ja prosesseja kuvataan laatikoilla ja nuolilla, vaurion voi ajatella ainoastaan pystyvän poistamaan laatikoita tai nuolia laatikoiden väliltä, ei muodostamaan uusia laatikoita tai nuolia. Jos aivovaurion seurauksena järjestelmään syntyisi kokonaan uusia osajärjestelmiä, olisi vaikeaa selvittää, mitkä osajärjestelmistä kuuluivat terveen tiedonkäsittelyjärjestelmän alkuperäiseen, normaaliin kokonaisuuteen. Läpinäkyvyysoletusta on itsessään mahdotonta empiirisesti testata, eikä ole selvää, miten sen oikeutus voitaisiin periaatteellisella tasolla ratkaista. Siksi siihen yleensä suhtaudutaan käytännöllisesti: jos läpinäkyvyysoletus olisi täysin väärä, potilaiden tutkiminen ei johtaisi hyödyllisiin tuloksiin (Caramazza, 1984, 1986, 1992; ks. kuitenkin Kosslyn & Intriligator, 1992; Patterson & Plaut, 2009). Kuten Caramazza (1992) huomauttaa, sama koskee kognitiivista neuropsykologiaa kokonaisuudessaan: potilastapauksia tutkitaan terveen kognition ymmärtämiseksi ennen kaikkea siksi, että menetelmä on käytännössä osoittautunut hyödylliseksi. On tärkeä huomata, että aivokuoren tason uudelleenjärjestäytyminen, kortikaalinen reorganisaatio, ei sinänsä aiheuta ongelmaa läpinäkyvyysoletukselle. Niin kauan kuin kokonaan uusia kognitiivisia osajärjestelmiä ei kehity mikä olisi nykytiedon valossa myös empiirisesti yllättävää aivokuoren tason uudelleenjärjestäytymistä voidaan tutkia tapaustutkimuksilla. Näin ovat menestyksellisesti tehneet esimerkiksi Dilks, Serences, Rosenau, Yantis & McCloskey (2007), Tsapkini, Vindiola & Rapp (2011) ja Konen, Behrmann, Nishimura & Kastner (2011). Säilyneitä kognitiivisia toimintoja voidaan oppia käyttämään uusiin tarkoituksiin ja uusin tavoin, mutta täysin uusien rakenteiden kehittymisen ei uskota olevan mahdollista. Aivovauriopotilaan mahdollisesti oppimien kompensaatiokeinojen tai uusien kognitiivisten strategioiden ajatellaan perustuvan keinoihin hyödyntää universaalin järjestelmän säilyneitä, alkuperäisiä toimintoja. Kognitiivisen neuropsykologian tutkimuskohteita Koska kognitiivisen neuropsykologian tutkimuskohteena on koko ihmisen kognitiivinen järjestelmä, tutkimuskirjallisuus kattaa käytännössä kaikki kognition osa-alueet. Kokeelliset neuropsykologiset tapaustutkimukset ovat olennaisesti laajentaneet ja jopa mullistaneet käsityksiämme esimerkiksi siitä, miten aivojen muistijärjestelmät on toiminnallisesti organisoitu (Vallar, 2006; Parkin, 2001; Shelton & Caramazza, 2001; Buchwald & Rapp, 2009; Warrington & Shallice, 1969; Milner, Corkin & Teuber, 1968; Scoville & Milner, 1957/2000; Vallar & Baddeley, 1984a; Vallar & Baddeley, 1984b; Baddeley, Papagno & Vallar, 1988), millaisiin toiminnallisiin alajärjestelmiin aivojen näköjärjestelmä korkeammilla prosessointitasoilla jakautuu (Milner & Goodale, 1995; Goodale ym., 1991; McCloskey, 2009), miten spatiaaliset suhteet ovat edustuneina aivoissa (Umiltà, 2001; Buxbaum, 2006; Caramazza & Hillis, 1990a, 1990b; McCloskey, 2001a; Bisiach & Luzzatti, 1978) ja millaisten kognitiivisten prosessien varassa ihminen pitää yllä käsitystä itsestään tietoisena subjektina (Ledoux, Wilson & Gazzaniga, 1977; Gazzaniga, 1995, 2000). Kognitiivinen neuropsykologia on olennaisesti avartanut ymmärrystämme esimerkiksi siitä, miten näönvaraisesti havaitut esineet (Humphreys & Riddoch, 2006; Riddoch & Humphreys, 2001; Farah, 1990) ja ihmiskasvot tunnistetaan (Riddoch, Johnston, Bracewell, Boutsen & Humphreys, 2008; de Haan, 2001; Moscovitch ym., 1997; Whiteley & Warrington, 1977) tai millaisten kognitiivisten prosessien va- 27

6 Jussi Valtonen rassa aivot käsittelevät esimerkiksi aikaa (Mangels & Ivry, 2001), musiikkia (Reed, Cahn, Cory & Szaflarski, 2011; Peretz & Coltheart, 2003; Peretz, 2001) tai matemaattisia käsitteitä ja operaatioita (Noël, 2001; Whalen, McCloskey, Lindemann & Bouton, 2002; McCloskey, 1992). Tapaustutkimuksilla on tutkittu myös esimerkiksi visuaalisten mielikuvien yhteyttä havaintotoimintoihin (Behrmann ym., 1992), somatosensorisen prosessoinnin toiminnallista arkkitehtuuria (Medina & Rapp, 2008; Longo, Long & Haggard, 2012) ja aivokuoren hermostollista uudelleenjärjestäytymistä aivovaurion jälkeen (Gazzaniga ym., 1996; Dilks ym., 2007; Tsapkini ym., 2011). Jako lyhyt- ja pitkäkestoisiin muistijärjestelmiin, jota voi pitää yhtenä kognitiivisen psykologian vakiintuneimmista teoreettisista jaoista, olisi Parkinin (2001) mukaan edelleen hataralla pohjalla ilman kokeellista näyttöä neuropsykologisilta potilailta. Kokeelliset neuropsykologiset tapaustutkimukset ovat viime vuosina avanneet uusia näkökulmia esimerkiksi sosiaalisen neurotieteen tutkimuskohteisiin, kuten emootioihin ja sosiaaliseen kognitioon (Anderson & Phelps, 2001; Adolphs ym., 1994; Adolphs ym., 2005; Vuilleumier, 2005; Stone ym., 2002). Historiallisesti kenties tärkein tutkimusalue kognitiivisessa neuropsykologiassa on ollut kieli: se, millaisten kognitiivisten prosessien varaan puheen tuottaminen (Rapp & Goldrick, 2006; Nickels, 2001; Berndt, 2001), ymmärtäminen (Martin, 2006, 2001), lukeminen (Hillis & Rapp, 2004; Rapp, Folk & Tainturier, 2001; Marshall & Newcombe, 1966) ja kirjoittaminen (Miceli & Capasso, 2006; Tainturier & Rapp, 2001; Hillis & Rapp, 2004; Fischer-Baum, McCloskey & Rapp, 2010) perustuvat ja miten käsitteet (Mahon & Caramazza, 2009; Caramazza & Mahon, 2006; Warrington, 1975), morfeemit (Allen & Badecker, 2001; Laine ym., 1995; Laine & Niemi, 1997), sanat (Hillis, 2001; Caramazza, 1996a) ja sanaluokat (Caramazza & Hillis, 1991) ovat edustettuina kognitiivisessa järjestelmässä. Caramazzan (1996b) mukaan pitkään miltei kaikki, mitä kielen hermostollisesta perustasta ja kielellisten toimintojen toiminnallisesta järjestäytymisestä aivoissa tiedettiin, perustui tutkimuksiin neuropsykologisilla potilailla. Kansainvälisissä kognitiivisen psykologian perusoppikirjoissa (esim. Eysenck & Keane, 1995) potilastutkimuksilla saatua kokeellista näyttöä pidetään kirjoitetun kielen osalta vahvimpana, mitä millään menetelmällä on saatavilla. Kognitiivinen neuropsykologia ei yleensä ole vahvimmillaan kysymyksissä, jotka koskevat kognitiivisten toimintojen paikallistamista eri aivoalueille. Kuitenkin esimerkiksi kysymyksissä siitä, miten kognitiiviset toiminnot lateralisoituvat vasempaan ja oikeaan aivopuoliskoon, tapaustutkimukset ovat olleet yksi kaikkein merkittävimmistä yksittäisistä tietolähteistä (Sperry, 1961, 1974; Gazzaniga, 1995, 2000; Gazzaniga ym., 1996), ja joissakin aivoalueiden tehtäviä koskevissa kysymyksissä kognitiivisella neuropsykologialla on erityisiä etuja verrattuna toiminnallisiin aivokuvantamismenetelmiin (Mc- Closkey, 2001b). Viime vuosikymmenten aikana tapaustutkimuksilla on päästy uusiin näkymiin myös kognition hermostollisesta perustasta, koska käyttäytymisen tason menetelmiä voidaan nykyisin yhdistää toiminnalliseen magneettikuvantamiseen (Konen ym., 2011; Dilks ym., 2007; Hillis ym. 2003), aivotoiminnan sähköisen vaihtelun mittauksiin (Oruc ym., 2011), transkraniaaliseen magneettistimulaatioon (Silvanto ym., 2007; Silvanto ym., 2008) ja laskennallisiin malleihin, joilla voidaan simuloida kognitiivisten toimintojen hajautettua toteutusta ja vaurioiden aiheuttamia muutoksia kognitiivisiin prosesseihin (Plaut & Shallice, 1993; Dell & Caramazza, 2008). Eniten kognitiivisessa neuropsykologiassa on tutkittu kehittyneen järjestelmän neurologisista häiriöistä kärsiviä potilaita, ja tämä on edelleen tutkimuksen keskeinen painopiste (McIntosh & Brooks, 2011; Caramazza & Coltheart, 2006; Rapp, 2001). Yhä enemmän huomiota on alettu kuitenkin kiinnittää myös siihen, mitä kehitykselliset kognitiiviset häiriöt kertovat normaalista kognitiosta (McCloskey, 2009; Duchaine, 2006; McCloskey, Valtonen & Sherman, 2006; Temple, 1997; Martin, 1995). Kognitiivista neuropsykologiaa on alettu 1990-luvulta alkaen soveltaa myös psykiatristen oireiden, kuten harhaluulojen, tutkimiseen (Frith, 1992; Coltheart, Langdon & McKay ym., 2011). Vaikka kognitiivinen neuropsykologia ei tähtää ensisijaisesti hoitokeinojen kehittämiseen, tapaustutkimus soveltuu myös neuropsykologisten kuntoutusmenetelmien kokeelliseen arvioimiseen kognitiivisissa häiriöissä (Rapp, 2005). Kognitiivinen neuropsykologinen perustutkimus on osoit- 28 PSYKOLOGIA

7 Tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa tautunut hyödylliseksi myös sovellettuna kliiniseen diagnostiseen työhön, mistä hyvä esimerkki on kielen häiriöiden tunnistamisessa käytetty Psycholinguistic Assessments of Language Processing in Aphasia -testimenetelmä (PALPA; Kay, Lesser & Coltheart, 1992; Code, 2004). Esimerkki kasvojen tunnistamisesta: potilas CK Tiettyjä kognitiivisia toimintoja koskevan teorian tulee pystyä selittämään paitsi kaikki koetulokset terveillä koehenkilöillä myös tavat, joilla nämä toiminnot voivat vaurioitua. Tämä pätee kognition tutkimuksen kaikkiin osa-alueisiin, joten esimerkkejä periaatteen havainnollistamiseksi olisi lukemattomia. Esittelen seuraavassa esimerkin kasvojen tunnistamiseen liittyvien kognitiivisten prosessien tutkimuksesta. Jos löydetään potilas, joka kykenee aivovaurion jälkeen tunnistamaan kasvoja mutta ei enää lainkaan muita esineitä, vallitsevan kognitiivisen teorian objektintunnistuksesta pitää pystyä selittämään, miten tämä on mahdollista. Moscovitchin, Winocurin ja Behrmannin (1997) potilas CK kärsi juuri tällaisesta häiriöstä. CK suoriutui joko yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin neurologisesti terveet verrokit kokeissa, joissa piti tunnistaa tunnettujen henkilöiden kasvot 140 värikuvasta, julkisuuden henkilöitä heidän lapsuuskuvistaan, perheyhtäläisyydet tietokoneen avulla rakennetuista kasvoyhdistelmistä, kasvot eri näkökulmista ja eri valaistusolosuhteissa ja muistaa esitetyt kasvot välittömästi ja viivästettynä. Hänen kykynsä tunnistaa esineitä osoittautui kuitenkin kontrolloiduissa laboratoriokokeissa vakavasti vaurioituneeksi (Behrmann ym., 1992; Behrmann ym., 1994). Arkielämässä hän ei erottanut kahvikuppia muista esineistä pöydällä, luuli kynää pokaaliksi, koska se oli kynätelineessä, eikä näönvaraisesti osannut sanoa, mitä ruokaa hänen lautasellaan oli. Kaikki esineet näyttivät hänen mukaansa värillisiltä möykyiltä. Yksi mahdollisuus on, että terveissä aivoissa kasvojen tunnistamiseen tarvittavat kognitiiviset prosessit toimivat ainakin osin muista objektintunnistusprosesseista riippumattomasti. Jos näin olisi, näiden kahden järjestelmän erillisyyttä voisi olla vaikea havaita terveillä koehenkilöillä. Terveissä aivoissa kaikki kognitiiviset mekanismit ovat normaalisti yhtä aikaa käytettävissä minkä tahansa visuaalisen ärsykkeen tunnistamiseen. Pelkkien kasvojentunnistusprosessien valikoitu aktivoiminen terveillä koehenkilöillä kokeellisesti olisi haastavaa, koska terveissä aivoissa myös muut objektintunnistusjärjestelmät oletettavasti aktivoituisivat omien toimintaperiaatteidensa mukaan. Kumpi järjestelmä aktivoituu, kun näemme pelkistetyn piirroskarikatyyrin, joka selvästi muistuttaa kasvoja mutta yhtä selvästi ei ole kuva oikeista kasvoista? Kohtelevatko aivot sitä kasvoina vai muuna esineenä? Terveillä koehenkilöillä on haastavaa tutkia, aktivoituvatko kognitiivisessa järjestelmässä vaikkapa piirroskarikatyyrejä tai kasvojen irrallisia osia näytettäessä kasvojen- vai esineidentunnistusprosessit, varsinkaan ilman tarkkaa tietoa siitä, miten molemmat järjestelmät toimivat. Jos kuitenkin löydetään neuropsykologinen potilas, jolla vamman seurauksena toimii enää vain toinen näistä (esimerkiksi pelkkä kasvojentunnistusjärjestelmä), tämän osajärjestelmän toimintaa voidaan tutkia harvinaisissa olosuhteissa mutta samalla kontrolloida kokeet yhtä tarkasti kuin terveidenkin koehenkilöiden kanssa. Jos selitys potilas CK:n kasvojen ja esineiden tunnistamisen dissosiaatiolle olisi se, että toinen osajärjestelmistä (kasvojentunnistus) on valikoidusti säilynyt ja toinen (objektintunnistus) valikoidusti vaurioitunut, CK:n avulla voitaisiin kokeellisesti tutkia kasvojentunnistusjärjestelmän toimintaa suhteellisen riippumattomasti muista objektintunnistusprosesseista. Hänen avullaan voitaisiin tutkia, millaisiin ärsykkeisiin kasvoihin erikoistunut kognitiivinen järjestelmä reagoi ja millaisilla periaatteilla prosessointi tapahtuu. Kokeellinen näyttö tukee tätä tulkintaa. CK:lle tehtyjen kokeiden perusteella aivot näyttäisivät käsittelevän kasvoja edelleen kasvoina, vaikka ne esitettäisiin karikatyyreinä, piirroshahmoina tai rakennettaisiin muista esineistä (ks. Moscovitch ym., kokeet 7, 8 ja 18). CK tunnisti esimerkiksi hedelmistä rakennetut kasvot ongelmitta kasvoiksi, mutta hänen oli vaikea erottaa kokonaisuudesta niiden osia, eli hedelmiä, joista kasvot oli rakennettu ja jotka terveet koehenkilöt taas näkivät heti ja täysin vaivatta. CK tunnisti kasvot yhtä hyvin kuin terveet verrokit myös silloin, kun ne oli naamioitu tai ärsykkei- 29

8 Jussi Valtonen den visuaalista laatua oli olennaisesti heikennetty. Kuitenkin silloin, kun kasvojen sisäinen kokonaisasetelma hajotettiin esimerkiksi pirstomalla kuva irrallisiksi osiksi tai siirtämällä kahtia jaetun kuvan puoliskot erilleen toisistaan, CK:n suoritustaso romahti, toisin kuin terveillä koehenkilöillä, joilla suoritus kärsi selvästi vähemmän. Toisin kuin terveille koehenkilöille, CK:lle ylösalaisin käännettyjen kasvojen tunnistaminen oli käytännössä mahdotonta. Moscovitchin, Winocurin ja Behrmannin (1997) mukaan tulokset CK:lle tehdyistä kokeista voidaan selittää olettamalla, että aivoissa on kaksi toisistaan osin itsenäistä kognitiivista järjestelmää: kokonaisvaltaisesti toimiva, kasvonpiirteiden kokonaisuuden prosessointiin erikoistunut alajärjestelmä ja toinen, ärsykkeiden erillisiin osiin keskittyvä objektintunnistusalajärjestelmä. Heidän mukaansa jälkimmäinen osallistuu terveillä ihmisillä kasvojentunnistukseen silloin, kun ärsyke ei täytä kokonaisuutta prosessoivan kasvojärjestelmän vaatimuksia, esimerkiksi silloin, kun kasvot käännetään ylösalaisin tai niiden sisäinen kokonaisasetelma rikotaan. Edellinen on CK:lla siis oletettavasti säilynyt ja jälkimmäinen vaurioitunut. Moscovitchin ja kollegoiden mukaan normaalissa kognitiivisessa järjestelmässä kasvoihin liittyvää tietoa (ainakin jollakin prosessointitasolla) käsitellään (ainakin osittain) muista objektintunnistusprosesseista riippumattomasti ja nämä prosessit ovat luonteeltaan keskenään erilaisia. Ylösalaisin käännettyjen tai sisäiseltä kokonaisasetelmaltaan hajotettujen kasvojen kohdalla kokonaisvaltainen kasvojentunnistusalajärjestelmä ei pysty käsittelemään ärsykkeitä. Näissä tilanteissa terveillä koehenkilöillä on kuitenkin edelleen käytössään myös toinen alajärjestelmä, jonka avulla ärsykkeet pystytään tunnistamaan, joskaan ei yhtä luotettavasti kuin yleensä. CK:lla suoritus kuitenkin romahti näissä koetilanteissa täydellisesti, koska tämä alajärjestelmä oli vaurioitunut. Miten yhdestä tapauksesta saadaan yleistettävää tietoa? Tieteellisen tutkimuksen tavoitteena ei koskaan ole muotoilla uutta teoriaa jokaiselle yksittäiselle koetulokselle. Vaikka Moscovitchin, Winocurin ja Behrmannin (1997) yhdeksäntoista kokeen tutkimus potilas CK:lla on vakuuttava ja kokeellisesti elegantti, se jäisi kiistanalaiseksi, jos johtopäätöksille ei saataisi tukea muista tutkimuksista. Tieteellisen tiedon tunnuspiirteisiin kuuluu, että sen tulee olla luonteeltaan kasautuvaa. Hypoteesia kahdesta itsenäisestä objektintunnistusjärjestelmästä tukisi esimerkiksi havainto, jonka mukaan myös vastakkainen alajärjestelmä voisi valikoidusti vaurioitua. Tämä tarkoittaisi päinvastaista dissosiaatiota kuin CK:lla, potilasta, joka kykenisi näönvaraisesti tunnistamaan muut esineet mutta ei kasvoja. Kasvojen tunnistamisen erityishäiriö on tunnettu pitkään, ja sitä kutsutaan prosopagnosiaksi. Farahin (1990) mukaan prosopagnosia ilman esineisiin liittyvää agnosiaa eli esineiden näönvaraisen tunnistamisen häiriö, on todettu ainakin 33 yksittäisellä potilaalla ja päinvastainen dissosiaatio karkeasti siis sama kuin CK:lla 15 potilaalla. Tällaisessa tilanteessa puhutaan kaksoisdissosiaatiosta: osa potilaista pystyy tehtävätyyppiin A, mutta ei tehtävätyyppiin B, osa taas päinvastoin 4. Jos terveissä aivoissa todella on kaksi objektintunnistusalajärjestelmää, niille tulisi lisäksi löytyä näyttöä muualta kuin potilastutkimuksista. Täsmälleen näin kasvojentunnistuksen tutkimuksessa on myös käynyt: näyttöä kahdesta alajärjestelmästä on saatu miltei kaikilla mahdollisilla menetelmillä. Tukea on löydetty käyttäytymisen tason kokeilla, EEG:llä, MEG:llä, PET:llä, fmri:llä, yksittäissolurekisteröinneillä ja keinotekoisilla hermoverkoilla, ja näyttöä on saatu terveiltä aikuisilta, vastasyntyneiltä, kehityksellisistä häiriöistä kärsiviltä neuropsykologisilta potilailta ja makakiapinoilta (katsauksia de Haan, 2001; Kanwisher, 2000). Sikäli kuin johtopäätökset kokeista potilaalta CK ovat olleet oikeat, tutkimustulokset voidaan yleistää koskemaan kaikkia ihmisiä, vaikka Moscovitchin ja kollegoiden (1997) yhdeksäntoista koetta tehtiin vain yhdelle potilaalle. Kyseinen tutkimus ei tosin kuvaa täydellisesti tämänhetkistä tieteellistä käsitystä kaikista kasvojen tunnistamiseen liittyvistä prosesseista, koska tutkimus on edennyt laajalla rintamalla myös sen jälkeen (esim. Johnston & Edmonds, 2009; Gobbini, 2011). Kasvojen tunnistamisen kognition osalta moni pitää kuitenkin juuri neuropsykologisilta potilailta saatua näyttöä vahvimpana (esim. Kanwisher, 2000). Vaikka osa tutkijoista pitää edelleen mahdollisena, että kokeelliset tulokset voisivat kaikesta huolimat- 30 PSYKOLOGIA

9 Tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa ta heijastaa vain yhden sekä kasvojen että muiden esineiden prosessoinnista vastaavan objektintunnistusjärjestelmän toimintaa, kyse on enemmänkin teoreettisesta hienosäädöstä. Tovée (1998) pitää näyttöä kasvojentunnistusprosessien toiminnallisesta erikoistuneisuudesta osoituksena siitä, että yleinen objektintunnistusjärjestelmä saattaa olla rakenteeltaan moniulotteinen ja pystyä harjoituksen tuloksena eristämään prosessointikapasiteettia tärkeäksi osoittautuville ärsykeluokille, kuten kasvoille. Tässäkään tulkinnassa ei kuitenkaan kiistetä neuropsykologisia dissosiaatioita eikä kasvojen erityislaatuisuutta sinänsä; kyse on siitä, missä täsmällisessä mielessä mieli ja aivot käsittelevät kasvoja erityislaatuisina. Kilpailevien hypoteesien pitää pystyä selittämään kaikki tulokset, niin potilastutkimuksilla kuin muillakin menetelmillä hankitut. Kuten potilas CK:n tutkimuksesta käy ilmi, tapaustutkimuksissa potilaan suorituksia verrataan paitsi hänen omiin suorituksiinsa eri koetilanteissa, myös terveiden verrokkien suoritustasoon. Näin sitä, kuinka vaikeasta ongelmasta on kyse, voidaan arvioida määrällisesti suhteuttamalla taso verrokkiryhmän suoritusjakaumaan. Hypoteesia kahdesta objektintunnistusjärjestelmästä tukee se, että esineiden tunnistamisessa CK:n suoritustaso on terveitä verrokkeja huomattavasti heikompi mutta (oikein päin esitettyjen) kasvojen kohdalla heidän kanssaan samalla tasolla. Crawford ja Garthwaite ovat kollegoineen kehittäneet yksittäisen potilaan ja terveiden koehenkilöiden kognitiivisten suoritusten vertaamiseksi klassisia ja bayesilaisia tilastollisia menetelmiä, joilla voidaan muun muassa määritellä tilastollisia kriteerejä esimerkiksi dissosiaatioille ja heikentyneelle suoriutumiselle (Crawford & Garthwaite, 2002, 2005, 2007; Crawford, Garthwaite & Gray, 2003; Crawford, Garthwaite & Ryan, painossa). Toistettavuus tapaustutkimuksessa Tärkeä yksityiskohta, jonka suhteen tapaustutkimus eroaa terveillä koehenkilöillä tehtävistä kokeista, koskee tulosten toistettavuutta eli replikointia. Potilas CK:n tuloksia ei ole mahdollista toistaa etsimällä uusia potilaita, joiden valikoidusti vaurioituneet ja säilyneet kognitiiviset toiminnot olisivat täsmälleen samanlaiset. Erityisen ongelmallista on, että tuloksia potilaalta CK on mahdotonta toistamalla osoittaa vääriksi. Tämä on ilman muuta yksi menetelmän rajoituksista. Caramazza (1986) on tarkastellut keinoja, joilla ongelmaa voidaan käsitellä. Käytössä on esimerkiksi mahdollisuus, joka on sukua toistamiselle muussa kognitiivisessa psykologiassa ja joka olennaisesti parantaa koetulosten luotettavuutta. Tulokset voidaan nimittäin toistaa samalla potilaalla johdonmukaisesti erilaisissa koetilanteissa niin monta kertaa kuin halutaan. Esimerkiksi Moscovitch, Winocur ja Behrmann (1997) testasivat CK:n kasvojentunnistusta erilaisilla ärsykkeillä 19 erillisessä kokeessa, joissa CK:n suoritusta verrattiin terveiden, iän ja koulutuksen suhteen rinnastettujen verrokkien suorituksiin sen varmistamiseksi, että CK:n kasvojentunnistusta voidaan pitää normaalina. CK:n kykyä tunnistaa muita esineitä ja muodostaa niistä mielikuvia oli aiemmin tutkittu yli kahdessakymmenessä laboratoriokokeessa (Behrmann ym., 1992; 1994). Näin hypoteeseja voidaan samalla potilaalla testata yhä uudelleen, kunnes voidaan vakuuttua siitä, että tulokset eivät liity tiettyyn koeasetelmaan, koetilanteeseen, ajankohtaan tai käytettyihin ärsykkeisiin. Tutkimuspotilaat ovat tosin yleensä käytännön syistä vain tietyn tutkimusryhmän ja heidän yhteistyökumppaneidensa tutkittavissa, mikä rajoittaa muiden tutkijoiden mahdollisuutta päästä testaamaan vaihtoehtoisia hypoteeseja samalla potilaalla. Se, että johtopäätöksiä tehdään kokonaisuuksista, joihin kuuluu usein kymmeniä erillisiä kokeita erilaisilla ärsykkeillä ja koeasetelmilla, on samalla yksi kognitiivisen neuropsykologian vahvuuksista. Kokeellisessa psykologiassa on osoittautunut haastavaksi välttää tilanteet, joissa nollahypoteesi hylätään virheellisesti. Empiirisen aineiston keräämiseen, käsittelyyn ja tilastolliseen analysointiin liittyy niin monia vaihtoehtoisia mahdollisuuksia, että eri vaihtoehtoja hyödyntämällä yksittäisestä kokeesta saadaan vääriä merkitseviä tuloksia jopa todennäköisesti (Simmons, Nelson & Simonsohn, 2011). Tämä koskee myös yksittäiselle potilaalle tehtyjä kokeita, mutta ongelma on tapaustutkimuksissa helpommin hallittavissa, koska ne rakentuvat monen kokeen sarjojen varaan. Esimerkiksi CK:lta kolmessa julkaisussa raportoitu yli neljänkymmenen kokeen johdonmukainen kokonaisuus ei ole yksittäisen kokeen tavoin yhtä riippuvainen yksittäisistä menetelmällisistä valinnoista. 31

10 Jussi Valtonen Häiriöluokkia koskevat päätelmät ja vaurioiden anatominen sijainti On tärkeää huomata, että CK:ta ei tutkittu tiedon hankkimiseksi muista saman kliinisen häiriöluokan edustajista. Vaikka CK kärsi esineiden tunnistamisen häiriöstä, jota voidaan kutsua assosiatiiviseksi visuaaliseksi objektiagnosiaksi ja tarkemmin integratiiviseksi agnosiaksi, Moscovitch ja kollegat (1997) eivät yritä tehdä päätelmiä esimerkiksi integratiiviseen agnosiaan häiriöluokkana liittyvistä objektintunnistusongelmista, visuaalisista agnosioista yleensä tai vaikkapa jakaa integratiivista visuaalista agnosiaa tarkempiin alaluokkiin. (Kognitiivisten häiriöiden mahdollisista yhteyksistä eri agnosioissa ks. kuitenkin myös Farah, 1990.) He eivät myöskään päättele suoraan CK:n koetuloksista mitään aivoalueista, jotka osallistuvat kasvojen ja esineiden tunnistamiseen, vaikka pitävät myös tätä kysymystä kiinnostavana ja pohtivat siihen liittyviä mahdollisuuksia. Kaikissa heidän kokeissaan CK:n suoritustasoa tarkasteltiin eri koetilanteissa nimenomaan käyttäytymisen tasolla, ja tutkimuksen tärkeimmät johtopäätökset koskevat kognitiivisia prosesseja. Koska aivovaurion anatomista sijaintia ei voida kokeellisesti kontrolloida, tieto vaurioituneista aivoalueista ei usein ole kovin tarkkaa eikä sitä aina ole lainkaan. Esimerkiksi Potilas BC, jota Valtonen, Dilks ja McCloskey (2008; McCloskey ym., 2006) tutkivat, oli kärsinyt useammille aivoalueille ulottuvia diffuuseja vaurioita, joiden tarkka määrittäminen oli mahdotonta. BC:n kognitiivisia prosesseja voitiin silti tutkia käyttäytymisen tasolla, koska mikään johtopäätöksistä ei riippunut vaurioiden anatomisesta sijainnista. Fysiologisen vamman anatomisella sijainnilla on yhteys siihen, mitkä kognitiiviset toiminnot vaurioituvat, mutta tietoa näistä yhteyksistä ei ainakaan toistaiseksi pidetä kognitiivisen tason tutkimuksen kannalta välttämättömänä (ks. kuitenkin Kosslyn & Intriligator, 1992). Kognitiivisten toimintojen hermostollisesta perustasta tiedetään vielä niin vähän, että esimerkiksi aivokuvantamismenetelmillä ei pystytä määrittämään, mitkä kognitiiviset toiminnot ovat vaurioituneet tai säilyneet, eikä vakavastakaan kognitiivisesta häiriöstä kärsivältä potilaalta välttämättä löydetä rakenteellisilla aivokuvantamismenetelmillä mitään poikkeavaa. Esimerkiksi tulokset McCloskeyn (2009) potilaalta AH ovat ratkaisevasti muuttaneet käsitystämme siitä, miten näköjärjestelmä toimii, mutta AH:lta ei magneettikuvantamistutkimuksissa löydetty rakenteellisia poikkeamia. Vaikka kognitiivisia toimintoja voidaan tutkia itsenäisesti niiden hermostollisesta toteutumisesta riippumatta, eri tasoja voi silti halutessaan lähestyä myös yhtä aikaa ja tarkastella niitä kysyen, miten ne täydentävät toisiaan. Monen mielestä juuri tämä onkin kiinnostavin lähestymistapa. Laine ja Martin (2012) huomauttavat osuvasti, että kognitiivinen neuropsykologia ei tutkimusalana hyötyisi mitään siitä, että aktiivisesti eristäisi itsensä muista aivojen ja kognition tutkimusmenetelmistä. Aivotutkimusmenetelmiä ja esimerkiksi konnektionistista mallintamista yhdistetäänkin kognition tason menetelmiin kognitiivisessa neuropsykologiassa nykyisin yhä enemmän, mikä antaa tutkijalle mahdollisuuden kysyä aiempaa useampia ja moniulotteisempia kysymyksiä. Kognitiivisten toimintojen tutkimisen lisäksi samalla potilaalla voidaan esimerkiksi toiminnallisella magneettikuvantamisella selvittää kysymyksiä myös toimintojen paikallistumisesta aivoissa, ja näin nykyisin yhä enemmän myös tehdään. Joidenkin potilaiden kohdalla tarjoutuu joskus myös harvinainen tilaisuus tehdä tavallista tarkempia päätelmiä yksittäisten aivoalueiden suhteesta kognitiivisiin prosesseihin. Gregoryn, Mc- Closkeyn, Kelliherin ja Landaun (2012) tutkima amnesiapotilas LSJ oli kärsinyt poikkeuksellisen, mediaalisille temporaalialueille kohdistuneen aivovaurion, jossa kaikki hippokampaalinen kudos oli bilateraalisesti tuhoutunut käytännössä kokonaan. Tehtävissä, joihin LSJ edelleen pystyy, hänen on käytettävä kognitiivisia prosesseja, jotka eivät hermoston tasolla voi perustua hippokampukseen. Näin harvinaislaatuinen anatominen vaurio muistihäiriöpotilaalla avaa mahdollisuuksia kiinnostaviin tutkimuskysymyksiin paitsi muistitoiminnoista myös niiden hermostollisesta perustasta. Aivojen anatomisia yhteyksiä koskevasta tiedosta tulee toivottavasti tulevaisuudessa olemaan yhä enemmän apua myös kognition tason tutkimukselle. Laine ja Martin (2012) korostavat, että niin kognitiivisessa psykologiassa kuin kognitiivisessa neuropsykologiassakin olisi tärkeää pystyä kehittämään yhä tarkempia teoreettisia malleja, joiden avulla sillan rakentaminen kognition tasolta hermostollisiin prosesseihin onnistuisi nykyistä 32 PSYKOLOGIA

11 Tapaustutkimusten logiikka kognitiivisessa neuropsykologiassa paremmin. McCloskey (2001b) arvioi, että kognition tutkimus hyötyisi erityisesti kognitiivisten psykologien ja kognitiivisten neuropsykologien läheisemmästä yhteistyöstä, ja suosittelee, että myös eri aivoalueiden tehtävien tutkimisessa aivokuvantamismenetelmät ja käyttäytymisen tason kokeelliset neuropsykologiset tapaustutkimukset nähtäisiin toisiaan täydentävinä menetelminä. Tavoite on joka tapauksessa kaikilla kognition ja aivojen tutkijoilla sama: oppia tuntemaan ihmisen kognitiivinen järjestelmä ja sen täsmällinen suhde sen hermostolliseen perustaan aivoissa paremmin. Lopuksi Neuropsykologisilla potilailla on tutkittu käytännössä kaikkia kognitiivisten toimintojen osa-alueita. Kokeelliset neuropsykologiset tapaustutkimukset ovat olennaisesti laajentaneet ja jopa mullistaneet käsityksiämme siitä, miten aivojen tiedonkäsittelyjärjestelmät on toiminnallisesti organisoitu. Kokeellisen neuropsykologisen tapaustutkimuksen tavoitteet, menetelmät tai tulosten yleistettävyys eivät yleisesti poikkea muista kognitiotieteen menetelmistä. Kognitiivisen neuropsykologian rajoituksia pidetään samankaltaisina kuin muussakin kognition tutkimuksessa; esimerkiksi kognitiivisten prosessien luonne joudutaan päättelemään epäsuorasti koetilanteiden vaikutuksesta käyttäytymiseen. Tutkimuksen logiikka perustuu oletukseen kaikille terveille ihmisille yhteisestä, universaalista tiedonkäsittelyjärjestelmästä, ja tämän lähtökohdan vahvuudet ja rajoitukset koskevat niin terveiden koehenkilöiden kuin potilastapaustenkin avulla tehtävää tutkimusta. Kognitiivinen neuropsykologia nojautuu lisäksi myös oletukseen vaurioiden toiminnallisesta läpinäkyvyydestä, jota ei sinänsä voida empiirisesti testata. Lähestymistapa on yleensä vahvimmillaan tiedonkäsittelyprosesseja koskevissa tutkimuskysymyksissä, mutta potilastapauksia tutkimalla saadaan yhä enemmän tietoa myös kognitiivisten prosessien suhteesta aivoihin. Yksi kognitiivisen neuropsykologian vahvuuksista on mahdollisuus hankkia kontrolloitua, kokeellista perustutkimuksellista tietoa terveen kognitiivisen järjestelmän toimintaperiaatteista kokonaan toisesta näkökulmasta kuin muilla menetelmillä. Potilastapaukset tarjoavat mielen toimintaan näkökulman, jota ei terveiden koehenkilöiden kautta ole saatavilla. Koska potilaiden kognitiiviset vaikeudet eivät ole tutkijan kontrolloitavissa, tutkimukset ovat usein herättäneet yllättäviä kysymyksiä, jotka ovat johtaneet kiinnostaviin uusiin tutkimussuuntiin. Kognitiivisen neuropsykologian mahdollisuudet näyttäisivät kognitiivisen neuropsykiatrian ja sosiaalisen neurotieteen myötä tulevaisuudessa vain kasvavan. Tutkimusmenetelmä on osoittautunut kansainvälisesti niin hedelmälliseksi, että sen laajempi hyödyntäminen avartaisi kognition tutkimuksen mahdollisuuksia myös Suomessa. Kiitokset Kirjoittaja kiittää Maija Arposta, Emilia Luotoniemeä, Elisabet Servicea, Hannu Tiitistä, Harri Valkosta, kahta vertaisarvioijaa ja Psykologia-lehden toimitusta hyödyllisistä kommenteista, joiden avulla käsikirjoituksen taso olennaisesti kohentui. Artikkeli on saapunut toimitukseen ja hyväksytty julkaistavaksi

12 Jussi Valtonen Viitteet 1 Esimerkiksi Martin ja Hull (2007) pitävät suositeltavana erottaa kliiniset tapauskuvaukset (case reports) myös terminologian tasolla kokeellisista neuropsykologisista tapaustutkimuksista (case studies), koska tiedonhankintatavat ovat erilaiset. 2 Yhteisen arkkitehtuurin lisäksi yksilön kognitiiviseen suoriutumiseen vaikuttavat myös yksilölliset perimään ja yksilöhistoriaan liittyvät tekijät. Siitä, miten nämä tulisi ottaa kognitiivisen psykologian perustutkimuksessa huomioon, ei toistaiseksi ole yksimielisyyttä. Tämän artikkelin näkökulmasta on riittävää todeta, että tutkimuksen tarkoituksena on keskittyä nimenomaan universaaleihin tekijöihin, ja toisaalta että yksilöllisten tekijöiden huomioon ottamisen ongelma koskee myös terveitä koehenkilöitä. Epäolennaisten tekijöiden vaikutus koetuloksiin pyritään tapaustutkimuksissa ottamaan huomioon samoin periaattein kuin terveidenkin koehenkilöiden kanssa: kontrolloimalla häiriömuuttujat mahdollisimman hyvin, käyttämällä useita erilaisia koetilanteita, yhdistämällä suoritukset ärsykemateriaalin yli ja niin edelleen. 3 Joskus syynä huoleen tuntuu olevan ajatus, jonka mukaan universaaliusoletus pätisi melkein mutta ei aivan kaikkiin ihmisiin. Joitakuita tuntuu huolestuttavan se periaatteellinen mahdollisuus, että vaikka miltei kaikilla ihmisillä maailmassa kognitiivinen järjestelmä olisi rakentunut keskenään samalla tavoin, joukossamme liikuskelisi myös satunnaisia yksilöitä, joiden kognitiivinen arkkitehtuuri poikkeaisi muista, vaikka he vaikuttaisivat normaaleilta, suoriutuisivat neuropsykologisissa testeissä kuten muutkin ja olisivat menestyneet elämässään aivan kuten muutkin. Huoli poikkeusyksilöistä tuntuu liittyvän siihen tapaustutkimusten erityispiirteeseen, että niissä kaikki päätelmät tehdään vain yhden yksilön koetuloksista. Siksi poikkeusyksilöiden mahdollisuus olisi tämän huolenaiheen logiikkaa seuraten merkittävämpi ongelma tapaustutkimuksille kuin muille kognition tutkimusmenetelmille. Vaikka tämän huolen äärimmäisimpiä muotoja on mahdotonta täydellisesti kumota, harva käytännössä pitää poikkeusyksilöiden mahdollisuutta niin merkittävänä, että kognitiivinen neuropsykologia kannattaisi lähtökohtaisesti hylätä. Vaikka poikkeusyksilöiden mahdollisuutta ei pystytä kokonaan kumoamaan, tutkimuspotilaan taustaa voidaan arvioida esimerkiksi potilaan elämänhistoriaa koskevien tietojen, koulu- ja opintomenestyksen ja työuran perusteella. Jos kaikki potilaan elämässä näyttäisi sujuneen ennen aivovauriota vailla erityisiä ongelmia tai erityispiirteitä, useimpien mielestä ei näytä perustellulta olla erityisen huolissaan siitä, että potilaan kognitiivinen järjestelmä olisi ollut rakenteeltaan lähtökohtaisesti täysin toinen kuin kellään muulla. Tärkeää on kysyä kuten kaikkien yksittäisten, millä tahansa menetelmillä hankittujen tutkimustulosten kohdalla saadaanko tulokset vahvistettua muissa tutkimuksissa. Kokonaan toinen kysymys on, saattaako universaaliusoletus ylipäätään olla ongelmallinen. Kuten jo edellä todettiin, tämä ongelma koskee kuitenkin kaikkea kognition tutkimusta, ei vain potilastutkimuksia. 4 Kaksoisdissosiaatiot ovat yksi tärkeistä empiirisen näytön lajeista, joita kognitiivisessa neuropsykologiassa voidaan etsiä. Toisin kuin joskus luullaan, tutkimus ei kognitiivisessa neuropsykologiassa kuitenkaan rajoitu dissosiaatioiden etsimiseen. Esimerkiksi kun kirjoitamme normaalisti tavallisia sanoja paperille, tarvitsemme tähän nykykäsityksen mukaan abstrakteja mielensisäisiä edustuksia sanojen kirjoitusasuista. Kokeellista näyttöä sille, että nämä ortografiset edustukset ovat rakenteeltaan kompleksisia ja moniulotteisia, ei saatu dissosiaatioista karkeiden tehtävätyyppien välillä, vaan virhetyyppien analyyseistä samojen ärsyketyyppien sisällä (McCloskey, 2003). Tieteellinen päättely on luovaa ongelmaratkaisua, jossa hyödynnetään kaikkia käytössä olevia menetelmiä ja tutkimustuloksia, eikä päätelmien muodolle sinänsä ole rajoituksia. Lisää esimerkkejä dissosiaatiologiikasta poikkeavasta päättelystä ja tarkemmin tutkimustulosten ja päättelyn suhteesta kognitiivisessa neuropsykologiassa ks. McCloskey, 2003, 2001b. 34 PSYKOLOGIA