Aivokuva kertoo: talouspäätös ei synny viilein järkiperustein

Kotimaa 11.10.2012 11:30

Klassinen talousteoria väittää, että ihminen tekee valintansa viilein järkiperustein. Magneettikuvauslaite Espoon Otaniemessä osoittaa, että se ei pidä paikkaansa.


MRI-laite luo kahden sekunnin välein millimetrintarkan kuvan aivoista. Kuvat Markus Pentikäinen.

Valokuvaaja Markus Pentikäisen harmaat sukat ja paperihaalariin puetut jalat pistävät ulos suurta metallista munkkirinkilää muistuttavasta koneesta. Sairaalanvalkoinen laite on sijoitettu himmeästi valaistuun huoneeseen, jonka ovella suuri englanninkielinen kyltti listaa varoituksia: jätä taskulaskimet ja kellot oven ulkopuolelle, älä astu sisään, jos sinulla on tekoniveliä, sydämentahdistin tai sirpaleita kehossasi.

Koneesta kuuluu naksutus.

Sairaalassa tällaisella magneettikuvauslaitteella voidaan selvittää esimerkiksi, miksi potilaan polvi on kipeä. Täällä Aalto-yliopistossa koneen avulla etsitään selityksiä sille, miksi ihminen ei toimi niin kuin perinteiset talousteoriat ennustavat.

Käynnissä on neurotaloustieteellinen koe, jossa tutkitaan, mitä valokuvaaja Pentikäisen aivoissa tapahtuu, kun hän tekee valintoja, joissa voi voittaa tai hävitä rahaa.

Magneettikuvauslaitteessa makaavan koehenkilön silmien eteen heijastetaan kaksi arpalippua. Koehenkilö valitsee toisen lipuista ja saa tietää, voittiko vai hävisikö ja kuinka suuren summan. Sitten peli jatkuu, vuorossa on kaksi uutta arpalippua ja uusi valinta.

Kovaäänisesti naksuttava MRI-laite ottaa kahden sekunnin välein sarjan kuvia, joista jokaisessa näkyy pieni alue koehenkilön aivoista. Oikeastaan laite ottaa kuvia aivotyöstä.

Valintojen tekeminen on työlästä, joten työhön osallistuvaan aivojen osaan tarvitaan lisää polttoainetta, eli happea ja ravintoa. Aktivoituneelle aivoalueelle virtaa happipitoista verta. Se taas aiheuttaa muutoksia alueen magneettisissa ominaisuuksissa. MRI-laite mittaa näitä häviävän pieniä muutoksia.


Tutkimushuoneessa on ehdoton magneettikielto. MRI-laitteen magneetti saattaisi liikuttaa esimerkiksi avainnippua hengenvaarallista vauhtia.

Varoituskyltit ja paperihaalarit ovat tarpeen, koska kone käyttää muutosten mittaamiseen magneettia, joka on kuusisataa kertaa tavallista jääkaappimagneettia voimakkaampi. Se saattaisi nyppiä niitit irti koehenkilön farkuista ja liikuttaa paidantaskuun unohtunutta metallikynää hengenvaarallisella nopeudella. Pentikäinen on joutunut ennen kokeen alkua vakuuttamaan kirjallisesti, ettei hänellä ole esimerkiksi tatuointeja. Tatuointimusteessa saattaa olla metallia.

Magneettikenttien avulla MRI kerää tietoa siitä, mitkä osat aivoista ovat aktiivisia. Se on kuin millimetrintarkka kartta siitä, mitkä alueet aivoista työskentelevät ja missä järjestyksessä, kun ihminen tekee päätöksiä.

Ajatus on nopea, aivojen verenkiertomuutokset taas ovat yllättävän hitaita. Kun päätös on tehty, kestää yli sekunnin ennen kuin aivojen verenkierrossa näkyy muutoksia. Parhaassa vauhdissa aivot ovat noin viiden sekunnin kuluttua ensimmäisestä aktivoitumisesta, silloin verenkierron muutokset ovat suurimmillaan. Sen jälkeen hapen ja ravinnon määrä verenkierrossa painuu ennalleen.

Riskit ja valinnat


Valitse arpa. Kokeeseen hyväksytään vain oikeakätisiä henkilöitä, koska kätisyyden vaikutus tuloksiin halutaan sulkea pois.

Klik, oikeanpuoleinen lippu, +35. Klik, vasemmanpuoleinen lippu, -55. Valokuvaaja tekee valintoja, ja MRI-laite naksuttaa.

Valintoja tehdään kymmeniä peräkkäin ja arpalippujen lisäksi pelaajalle näytetään ”pelikassa” eli se, kuinka paljon hän on voitolla tai tappiolla pelin alkamisen jälkeen. Juuri nyt Pentikäinen näyttää olevan pahasti tappiolla, alun pelikassasta on jäljellä enää hieman yli puolet.

Tohtori Kaisa Hytönen Aalto-yliopistosta seuraa kokeen edistymistä valvontahuoneessa magneettisuojatun ikkunan takana. Pöydällä on kolme tietokonemonitoria: yhdessä näkyy arvontatilanne, toisessa koehenkilön pulssi ja hengityskäyrät, kolmannessa taas rivi pingispallon kokoisia mustavalkoisia halkileikkauskuvia koehenkilön aivoista.

Hytönen on suunnitellut kokeen. Sen avulla tutkitaan, kuinka ihmiset tekevät päätöksiä epävarmassa tilanteessa ja mitkä osat aivoista osallistuvat päätöksentekoon. Oikeastaan tarkkailuhuoneessa on paikalla koko suomalainen neurotaloustieteen tutkimusosaaminen. Alan tutkijoita on kaksi, Hytösen vieressä koetta seuraa tohtori Marja-Liisa Halko Aalto-yliopiston Kauppakorkeakoulusta.

Halko aloitti tutkijanuransa perinteisen kansantaloustieteen puolella, väitöskirjansa hän teki työttömyysvakuutuksen rahoitusmalleista. Tutkimusalue vaihtui, kun ryhdyttiin selvittelemään, voisiko Teknillisen korkeakoulun aivo-osaamista soveltaa myös taloustieteelliseen tutkimukseen. Hytönen taas väitteli viime vuonna neurotaloustieteestä Hollannissa ja palasi Suomeen aivoAALTO-projektin tutkijaksi.

Aivokuvien käyttäminen tutkimustyökaluna ei sinänsä ole uutuus, Otaniemen magneettikuvauslaitettakin ovat vuosien varrella käyttäneet esimerkiksi kipututkijat, kielentutkijat ja psykologit.

Taloustieteen ja neurotutkimuksen yhdistäminen on sen sijaan maailmallakin uusi asia, ensimmäiset neurotaloustieteen tutkimukset valmistuivat vasta 2000-luvun vaihteessa. Marja-Liisa Halko teki ensimmäisen tutkimuksensa Otaniemessä 2000-luvun puolivälissä. Suomen ensimmäinen neurotaloustieteen yliopistokurssi järjestetään Aalto-yliopistossa ensi keväänä.

Vinot valinnat


Röntgenhoitaja Marita Kattelus valmistelee Markus Pentikäistä koetta varten Aalto-yliopiston AMI-keskuksessa. Kuva Jarmo Raivio.

Talous koostuu kasasta ihmisten tekemiä valintoja, pienistä ja suuremmista. Näitä valintoja tehdään lukemattomia joka päivä lähikaupan jugurttihyllyn ääressä, EKP:n johtokunnan kokoushuoneessa, kotisohvalla television ääressä ja autokaupassa.

Klassisen talousteorian mukaan valintoja tekevä ihminen on taskulaskimen tai sveitsiläisen käkikellon tarkkuudella toimiva päätöksentekokone, joka pyrkii – talouskielellä ilmaistuna – aina maksimoimaan kokonaisetunsa. Ihminen arvioi kaiken saatavilla olevan tiedon, harkitsee vaihtoehtoja ja valitsee sen, joka tuottaa hänelle sillä hetkellä suurimman hyödyn.

Naps, naps, naps. Kymmeniä, satoja tai tuhansia päätöksiä, aina yhtä johdonmukaisesti, aina yhtä erehtymättömän rationaalisesti.

Todellisuudessa ihmiset eivät toimi ollenkaan näin.

Ihminen on ailahteleva päätöksentekijä, jonka ratkaisut riippuvat millintarkan kokonaisedun arvioimisen sijaan esimerkiksi siitä, onko päätöksentekijä syönyt juuri voileivän, kuunteleeko hän inhoamaansa musiikkia tai sattuuko ulkona olemaan mukavan aurinkoinen päivä.

Useiden tutkimusten mukaan hyvä sää lisää ihmisen riskinottohalukkuutta, huono keli hillitsee sitä.

Musiikin vaikutuksesta päätöksentekoon taas on juuri valmistunut Marja-Liisa Halkon neurotaloustieteellinen tutkimus. Siinä koehenkilöt pantiin tekemään riskipäätösten sarjoja samalla kun heille soitettiin musiikkia. Osassa sarjoista käytettiin koehenkilöiden lempimusiikkia, usein metallia, osassa taas inhokkiartistia, eräässä tapauksessa Eppu Normaalia.

Koehenkilöt itse arvioivat, ettei musiikilla tietenkään ollut mitään vaikutusta heidän päätöksentekoonsa. Tutkimustulokset olivat kuitenkin selviä: koehenkilöt olivat valmiita ottamaan selvästi suurempia riskejä mieluista musiikkia kuunnellessaan, inhokkimusiikki taas hillitsi riskinottoa. Kokeet tehtiin Otaniemen MRI-laitteessa ja tutkimushenkilöiden aivokuvista etsittiin selitystä, miksi musiikki vaikuttaa riskinottohalukkuuteen.

Taukojen vaikutusta päätöksentekoon selvitettiin israelilaisessa tutkimuksessa, jossa käytiin läpi vankien ehdonalaishakemuksien käsittelyä. Ammattituomarit päättivät hakemusten perusteella, vapautetaanko vanki ehdonalaiseen.

Tutkijat kävivät läpi yhteensä tuhat päätöstä ja selvittivät myös, mihin aikaan päivästä päätökset oli tehty. Työpäivän kolmen ensimmäisen päätöksen hyväksymistodennäköisyys oli jopa kuusi kertaa suurempi kuin päivän kolmen viimeisen päätöksen. Ennen taukoja hakemusten hyväksymistodennäköisyys painui lähelle nollaa, mutta nousi taas, kun tuomarit olivat esimerkiksi käyneet lounaalla.

Tutkijat selittivät ilmiötä aivojen väsymisellä.

Hakemuksen hylkääminen on vaivaton peruspäätös, johon tuomarin on helppo turvautua. Vangin päästäminen ehdonalaiseen taas vaatii aktiivista ajatustyötä ja hakemuksen harkitsemista. Tämä harkitseminen on rasittavaa, joten siihen riittää todennäköisemmin energiaa levon tai ruokailun jälkeen. Kun energiaa ei enää ole, ryhtyy tuomari huomaamattaan tekemään taas vaivattomia peruspäätöksiä ja vanki jää kaltereiden taakse.

Lapset ja autistit


Näin valokuvaaja Markus Pentikäisen aivot aktivoituvat, kun hän tekee päätöksiä. Lämpimät värit kuvaavat lisääntynyttä, kylmät värit vähentynyttä aivoaktivaatiota. Kuva Aalto-yliopisto.

Ei ole enää mikään järisyttävä tiedeuutinen, että ihmiset eivät tosielämässä toimi niin kuin perinteisen talousteorian mallit ennustavat. Käytännön kokeilla on jo vuosikymmenien ajan kartoitettu tilanteita, joissa klassisen teorian mallit toimivat huonosti tai lakkaavat kokonaan toimimasta.

Tästä kartoitustyöstä on jaettu Nobel-palkintojakin, ja urakka on jo niin pitkällä, että alkaa olla hankala löytää alueita, joilla ihmiset johdonmukaisesti toimisivat talousteorian mallien mukaisesti. Niitäkin toki on, esimerkiksi huutokaupoissa ihmisten käyttäytyminen osuu hyvin yksiin mallien ennusteiden kanssa.

Periaatteessa tieteenalalle on ongelma, jos sen luomat mallit eivät todellisuudessa toimi. Klassinen talousteoria on toistaiseksi pyrkinyt ohittamaan tämän ristiriidan olankohautuksella: Kyseessä ei vika mallissa, vaan mallin ominaisuus.

Jotenkin näin: ihmisten taloudellisesta käyttäytymisestä voi rakentaa mallin vain, jos käyttäytyminen on ennustettavaa. Käyttäytyminen taas on ennustettavaa vain, jos ihmiset tekevät päätöksiä viileän järkevästi. On siis oletettava, että ihmiset tekevät päätöksiä viileän järkevästi.

Periaatteessa olisi mahdollista rakentaa talouden malli, joka pyrkii ottamaan huomioon sen, että yhdellä talouden perusyksiköllä on huono päivä, toisella nälkä ja kolmas on juuri kuunnellut Eppu Normaalia. Sellainen malli olisi kuitenkin niin monimutkainen, ettei kyseessä enää olisi mikään malli.

Jo kauan on siis tiedetty, että mallit toimivat huonosti. Neurotaloustiede hakee aivoista selitystä siihen, miksi mallit toimivat huonosti.

Vastauksia on etsitty esimerkiksi kakunjakopelistä. Sen perusversiossa on kaksi pelaajaa. Ensimmäinen päättää, miten vaikkapa kymmenen euron summa jaetaan pelaajien kesken. Toinen pelaaja hyväksyy tai hylkää valmiin ehdotuksen. Jos ehdotus hylätään, kumpikaan pelaaja ei saa mitään.

Teoriassa ensimmäinen pelaaja tekee aina mahdollisimman pienen tarjouksen, esimerkiksi antaa toiselle pelaajalle viisi senttiä ja pitää itse 9 euroa 95 senttiä. Toinen pelaaja taas miettii hetken ja hyväksyy tarjouksen, koska kokonaisetua maksimoitaessa viisi senttiä on parempi vaihtoehto kuin jääminen kokonaan ilman rahaa.

Käytännössä kakunjakopelissä vain kaksi koehenkilöryhmää toimii varsin tarkasti teorian oletusten mukaisesti: alle kouluikäiset lapset ja autistit.

Yleensä pottia jakavat pelaajat tekevät suorastaan avokätisiä jakoehdotuksia. Ehdotuksen hyväksyvät koehenkilöt taas jäävät mieluummin kokonaan ilman rahaa kuin hyväksyvät epäreiluna pitämänsä jakoehdotuksen. Kymmenen euron pelissä alle kahden euron jakoehdotukset yleensä hylätään.

Kakunjako- tai ultimatum-pelejä on pelailtu laboratorioissa jo kauan ennen magneettikuvauslaitteiden keksimistä. Aivojen kuvaaminen avasi tutkijoille mahdollisuuden etsiä syytä, miksi pelaaja hylkää epäreiluna pitämänsä potin, vaikka siitä aiheutuu hänelle taloudellista tappiota.

Syy löytyikin.

Magneettikuvista tutkijat näkivät, että epäreilu potin jako aktivoi koehenkilöiden aivoissa insulaksi eli aivosaarekkeeksi kutsuttua aluetta. Sama saksanpähkinän kokoinen alue aktivoituu esimerkiksi haisteltaessa kuvottavaa hajua. Alue aktivoitui koetilanteessa sitä voimakkaammin, mitä epäreilummin potti jaettiin.

Aivojen kylmänviileään harkintaan liittyvät alueet olisivat ehkä toimineet talousteorian mukaisesti, maksimoineet odotetun hyödyn ja hyväksyneet viiden sentin jämäpotin. Niiltä ei kuitenkaan kysytty, päätös ei syntynyt harkintaan liittyvissä aivojen uloimmissa kerroksissa, vaan syvemmällä, aivojen vanhemmissa osissa. Samalla alueella, joka aktivoituu esimerkiksi koirankakkaa haisteltaessa.

Tutkimustulos on varsin tyypillinen nykyiselle neurotaloustieteelle: magneettikuvista nähdään, mitkä aivojen osat tekevät töitä erilaisissa päätöksentekotilanteissa. Magneettikuvista myös nähdään, missä järjestyksessä aivojen eri osat aktivoituvat. Eri aivoalueiden tehtävistä taas on olemassa vanhaa tietoa aivotutkimuksen perusteella.

Kokonaiskuva on kuitenkin epäselvä. Erityisen hankalaa on tutkia, miten aivojen eri osat toimivat yhdessä, kun ihminen tekee päätöksen. Neurotaloustieteen kunnianhimoinen tavoite on luoda yleispätevä malli, joka kuvaa ihmisten päätöksentekoa. Siitä ollaan vielä kaukana.

Kohisevat aivot

Vajaan tunnin kuluttua koe on ohi, valokuvaaja rullataan ulos MRI-laitteesta ja hän saa vaihtaa paperihaalarit takaisin farkkuihin. Kokeen aikana koehenkilö teki satoja valintoja. Tietokoneen kovalevylle on tallennettu sekä nämä valinnat että tuhansia magneettikuvia siitä, mitkä alueet Pentikäisen aivoista aktivoituivat valintatilanteiden aikana.

Seuraavaksi alkaa ankara laskentatyö. Kuvia tarvitaan valtavasti, koska MRI-laitteen keräämässä tiedossa on niin paljon kohinaa, ettei yksi kuva kerro oikeastaan mitään siitä, mitkä osat aivoista ovat aktiivisia. Vasta useampien kuvien perusteella laskettu tieto on luotettavampaa.

Tarvitaan myös runsaasti lisää koehenkilöitä, koesarja on vasta alussa. Yleensä neurotaloustieteessä tarvitaan vähintään parikymmentä koehenkilöä, mieluummin enemmänkin.

Raha rajoittaa määrää. MRI on kallis tapa tehdä tutkimusta, tunti kuvausaikaa Otaniemen laitteessa maksaa nelisensataa euroa. Ihmisen aivojen toiminta on kuitenkin niin yksilöllistä, ettei yhden tai kahden koehenkilön perusteella voi tehdä johtopäätöksiä.

Jos kaikki menee hyvin, Kaisa Hytösen tutkimus on julkaisuvalmis ensi vuonna.

Juttu on julkaistu ensimmäistä kertaa Suomen Kuvalehden numerossa 40/2012.