Aivot ovat ennakointikone

Aivotutkimus antaa jatkuvasti uutta tietoa siitä, miten kieliä opitaan ja miten niitä kannattaisi opettaa.

Teksti ANNA HALME kuva ALONES CREATIVA / ISTOCKPHOTO

Aivojen ennakointijärjestelmät kielenoppimisessa olivat kasvatustieteen professori Minna Huotilaisen aiheena SUKOLin jäsenkoulutuksessa elokuussa 2025. Koulutus kuului lukuvuoden aloittavaan ilmaiseen, vain jäsenille tarkoitettuun Loisto!-sarjaan.

Aivotutkimuksen menetelmät

Huotilaisen oma tausta on aivotutkimuksessa, jossa käytetään menetelmänä esimerkiksi toiminnallista magneettikuvantamista. Laitteet on tarkoitettu aivosairauksien tutkimiseen, mutta niitä hyödynnetään terveidenkin aivojen tutkimisessa, koska niiden avulla saadaan hyvin tarkkaa tietoa eri aivoalueiden aktivoitumisesta, aivojen aineenvaihdunnan muutoksista tai aivokudoksen rakenteesta. Esimerkiksi monikielisten ja yksikielisten ihmisten aivoissa pystytään havaitsemaan eroja.

Kuvantamalla voidaan tutkia yksinkertaisia kielenoppimistilanteita kuten sanojen opettelua ja mieleen palauttamista. ”Tämä on keinotekoinen ja vähän pelottavakin ympäristö eikä ollenkaan optimaalinen kielen oppimisen tutkimiseen. Siksi käytetään myös aivosähkökäyrään perustuvia mittauksia, joita tehdään kouluilla”, Huotilainen totesi.

Oppijan tavallisessa arkisessa ympäristössä tutkitaan muun muassa ennakointia. ”Tapahtuuko yllättäviä arvaamattomia asioita, vai tapahtuuko ennakoitavissa olevia oppijalle tuttuja asioita? Siinä on vissi ero, miten aivot siinä tilanteessa reagoivat”, Huotilainen sanoi.

Opittua ja tietoista ennakointia

Huotilainen kuvaili aivoja ennakointikoneena, jossa on kolme eri tasoa. Alin taso, refleksit, on valmiina jo vastasyntyneen aivoissa ja itse asiassa monella muullakin eläinlajilla, ei pelkästään ihmisillä. Nopeat reaktiot erilaisiin tilanteisiin onnistuvat automaattisesti ilman oppimista. Ihmisellä esimerkki voisi olla vaikkapa se, että jos kosketetaan vahingossa jotain kuumaa, käsi osataan vetäistä pois miettimättä. Myös sosiaalisissa tilanteissa monet reaktiot ovat automaattisia – esimerkiksi hymyn tarttuminen, kun joku toinen hymyilee.

Keskimmäisellä tasolla aivoissa tapahtuu opittua mutta tiedostamatonta ennakointia, ja tämä on Huotilaisen mukaan kielen oppimisen kannalta kiinnostavaa. ”Emme ole itse tietoisia siitä, että ennakointia tapahtuu, mutta se on kuitenkin vaatinut oppimista”, Huotilainen kuvasi. ”Jos kuuntelet toista ihmistä, joka puhuu äidinkieltäsi tai sellaista kieltä, jota osaat hyvin, aivot automaattisesti koko ajan ennakoivat, että mitähän se seuraavaksi sanoo. Jos sanon vaikka kahvi, niin aivoissasi aktivoituu valmiiksi käsitteitä kuten kuppi, muki, juoda, sokeri tai maito.” Kun sanat ovat valmiiksi aktiivisina aivoissa, niitä on helpompi tunnistaa, vaikka tilanteessa olisikin taustamelua tai muita häiriöitä. Edellytyksenä on, että aivoihin on valmiiksi rakentunut tieto siitä, mihin kaikkeen sana voi liittyä.

Ylimmällä tasolla on opittu, taktinen, tiedostettu ennakointi, joka aktivoituu vaikkapa ennen työhaastattelun tapaista jännittävää tilannetta: tiedetään, mitä mahdollisesti tapahtuu, ja valmistaudutaan siihen tietoisesti.

Ennakointi oppitunnilla

Yllä esitellyistä ennakointitasoista keskimmäinen on erityisen tärkeä vieraan kielen oppimisessa. Kielen kuulemista, puhumista, kirjoittamista ja lukemista sujuvoittaa se, että aivot pystyvät opittuun tiedostamattomaan ennakointiin. ”Aluksi voidaan olla ylimmällä tasolla ja laatia vaikka sanalistaa, mutta pitäisi päästä keskimmäiselle tasolle – automaattisesti ennakoida sitä, mitkä sanat, käsitteet tai kielen ilmiöt kuuluvat yhteen opiskeltavassa kielessä”, Huotilainen totesi.

Oppimiseen liittyy muutakin ennakointia: Mitä koulussa on tapana tehdä? Miten oppitunnilla toimitaan? Mitä voi tapahtua? Onko mahdollista, että opettaja yhtäkkiä osoittaa ja antaa puheenvuoron? Onpa kyse kielen ilmiöistä tai koulun käytännöistä, ennakointi on tärkeää, sillä jos ennakointi ei ole mahdollista, se varastaa osan oppijan kapasiteetista. Uuden oppiminen on parhaiten mahdollista silloin, kun aivot pystyvät ennakoimaan.

Nykyinen fyysinen toimintaympäristö poikkeaa huomattavasti siitä, millaisen ympäristön ennakointiin ihmisgeenit ovat optimoituneet. Metsästäjä–keräilijöiden elinympäristössä on ollut vaaroja, jotka vaativat nopeaa reagointia, mutta myös turvallinen ja rauhallinen kotiluola, jossa on vietetty paljon aikaa. ”On totuttu siihen, että ollaan paljon ulkoilmassa, luonnonvalossa, pystytään näkemään kauas. Nämä ovat ennakointiprosesseja, jotka aivoihimme ovat ohjelmoituneet esivanhempiemme elämän aikana”, Huotilainen valotti. Nykyinen ympäristömme on hyvin erilainen: hälytysääniä, ponnahdusikkunoita, taustamelua ja muuta aistihälyä on runsaasti, ja se kuormittaa aivojamme.

Oppimista tukevat tilat

Hyvinvointia tukevat tilat ovat turvallisia, tuttuja ja yhteisöllisiä, ja niissä on helppo ennakoida, mitä tapahtuu. Ne edistävät tarkkaavuustaitojen kehittymistä ja niin sanottua paikkasidonnaista kognitiota, joka tarkoittaa tietoa siitä, mitä juuri tällaisessa paikassa saattaa tapahtua. Esimerkiksi kieltenluokka on huone, jossa opiskellaan kieltä, ja sen voi tunnistaa kartoista tai muista kieliin liittyvistä materiaaleista huoneen seinillä. ”Oppimista ja hyvinvointia tukee myös tila, joka on inspiroiva ja jossa on erilaisia tarjoumia”, Huotilainen täydensi. ”Tiedetään, mitä voi tehdä, ja myös kehoaan voi käyttää, ettei ole pelkkää istumista. On esimerkiksi tarjolla seisomapöytä, johon voi mennä opiskelemaan.”

Oppijan ikä vaikuttaa: ekaluokkalaisen turvallisuuden tunne syntyy tutusta tilasta, jossa pieni oppilas osaa suunnistaa, mutta lukioikäisille tärkeää taas on se, että he pystyvät luottamaan opettajaan ja koulun toimintatapoihin. Kaikenikäisiä kuitenkin häiritsee melu ja visuaalinen häly.

Aivojen peilisolujärjestelmä aktivoituu, kun näkyvissä on toisia ihmisiä. Puolijulkiset tilat kuten koulut ovat tästä hyvä esimerkki. Koulussa liikkuu ihmisiä, ja meillä on jonkinlainen käsitys siitä, keitä he ovat ja mitä he seuraavaksi tekevät. Peilausjärjestelmien avulla opitaan uusia taitoja, mutta niiden avulla myös oppimisen ilo, innostus ja motivaatio tarttuu. Puhutaan myötäintoilmiöstä.

Sanat ja äänteet

Kielen havaitsemisen puolella esimerkiksi sanojen rajojen tunnistaminen perustuu ennakointiin. Puheessa sanojen välissä ei ole taukoja. Suomen kielen prosodia, jossa paino on aina ensimmäisellä tavulla, helpottaa hieman sanojen erottumista sanavirrasta, mutta sekin pohjautuu sanojen tunnistamiseen ja seuraavien sanojen ennakointiin. Sanavarasto ja sanojen tunnistaminen taas on avain puheen ymmärtämiseen.

Äänteiden tunnistaminen yksiselitteisesti on suorastaan mahdotonta. Kun äänteen spektrin taajuushuippuja verrataan, huomataan, että kielen eri äänteet ovat osittain päällekkäisiä. Huotilainen esitti kuvan, jossa oli analysoitu eri henkilöiden englanninkielistä puhetta ja havaittu, että jopa kolme tai neljä eri äännettä saattoi näyttää analyysissa samalta. Erilaiset murteet, aksentit ja taustamelu lisäävät päällekkäisyyttä. ”Jos sanon vaikka suklaatyytti, niin kyllä arvaat, että tarkoitin suklaatuuttia, vaikka käytin ihan väärää äännettä. Ennakointijärjestelmä korjaa sen. Kun sana on tuttu, sen perusteella pystytään ennakoimaan ja arvaamaan, laskemaan taaksepäin, että mistä äänteistä siellä oli kysymys”, Huotilainen havainnollisti.

Ennakointi auttaa keskittämään kuulotiedon analyysin olennaisiin akustisiin piirteisiin. Tässä apuna on aivoihin muodostunut äännekartta. Äänekartta sisältää oman äidinkielen äänteet, ja sen avulla kaiken tärkeän kuulotiedon käsittely muuttuu nopeaksi ja automaattiseksi. Huotilainen esitteli suomenkielisillä ja vironkielisillä henkilöillä tehtyä äännekarttojen tutkimusta. Tutkimus kohdistui kahteen äänteeseen, jotka ovat suomessa ja virossa samanlaisia (ö ja o), yhteen viron kielen äänteeseen, jota suomessa ei ole (õ) ja yhteen keksittyyn äänteeseen, jota ei ole kummassakaan kielessä (e:n ja ö:n välissä oleva äänne). Äidinkielestä tutut äänteet tuottivat koehenkilöillä voimakkaita aivovasteita, vieraat äänteet taas pienempiä vasteita. Äännekartta pyrkii siis koko ajan tunnistamaan äidinkieliset äänteet.

Äänteiden oppiminen eri ikäisenä

Vauvan aivot havaitsevat aluksi kaikkien eri kielten foneemeja tasapuolisesti. Aivot oppivat tilastollisesti, eli nopeasti huomataan esimerkiksi, mitkä tavut usein seuraavat toisiaan. Jokeltelemalla vauva harjoittaa suun asennon ja äänteiden yhteyksiä. Kieliympäristössä tietyt äänteet toistuvat ja toiset taas eivät. Noin yhden vuoden iässä äidinkielisten äänteiden havaitseminen on vahvistunut huomattavasti ja vieraskielisten vastaavasti heikentynyt eli äännekartta on muodostunut. Jo viiden vuoden iässä äidinkielestä poikkeavan uuden kielen äänteiden havaitseminen ja lausuminen heikkenee. Jos lapsi altistuu muille kielille, vaikka vain televisiossa tai kadulla kuulemalla, äännekartta ei kokonaan jäykisty äidinkieleen, vaan se säilyy hieman joustavana. Tältä kannalta on hyvä, että vieraan kielen opiskelu alkaa nykyään Suomessa ensimmäisellä luokalla.

Huotilaisen esittelemässä tutkimuksessa havaittiin, että ranskankielisessä päiväkodissa aloittaneiden 3–6-vuotiaiden suomenkielisten lasten äännekartoille ranskan kielen äänteet ilmaantuivat kuuden kuukauden kuluessa. Äännekartat olivat muokkautuneet yksinkertaisesti siksi, että täysin suomenkieliset lapset olivat kuulleet ranskan kieltä ranskankielisessä ympäristössä. Äännekartan avulla lapset pystyvät kuuntelemaan ranskankielistä puhetta, kategorisoimaan ranskankielisiä äänteitä ja ennakoimaan, mitä sanoja on seuraavaksi tulossa. Tämä kaikki tapahtuu tietoisuuden ulkopuolella – lapsi ei jää pohtimaan, oliko kyseessä ranskan äänne vai suomen äänne, vaan aivojen äännekartta pyrkii poimimaan äänteitä ja ymmärtämään sanoja puheen virrasta. Kokonainen päiväkotipäivä vieraskielisessä ympäristössä tarjoaa enemmän altistusta kuin kielisuihkutus tai kieltenopetus 45 minuuttia viikossa. Jälkimmäisessä tapauksessa äännekartan muodostuminen on paljon hitaampaa. Mitä vanhemmista oppijoista on kyse, sitä enemmän altistusta tarvitaan, jotta vieraan kielen äänteet voivat muodostua äännekartalle. Mitä myöhemmin opiskelu aloitetaan, sitä helpompaa on opiskella sellaisia kieliä, joiden äänteet ovat lähellä äidinkielen vokaaleja, ja sitä vaikeampaa on opiskella kieliä, joiden äännekartat poikkeavat toisistaan.

Pelit ovat yksi tapa, jolla saadaan paljon altistusta ja vieraan kielen ennakointi vahvistuu. Huotilainen esitteli Say it again, kid! / Pop 2 talk -peliä, jonka voi ladata ilmaiseksi Androidille.

Peli analysoi lapsen ääntämystä ja antaa palautetta onnistumisesta, ja se tehostaa kielenoppimista erityisesti lausumisen ja kuullunymmärtämisen alueella. 10–15 minuutin pelaamisen aikana lapsi saattaa kuulla ja harjoitella samaa äänettä 70 kertaa, joten toistoja tulee huomattavasti enemmän kuin luokkaopetuksessa.

Altistuksesta kognitiiviseen opiskeluun

Huotilaisen mukaan kielenoppimisessa voi ajatella olevan kaksi ääripäätä: automaattiseen ennakointiin pohjautuva altistusoppiminen ja kognitiivinen opiskelu. Suomenkieliset lapset ranskankielisessä päiväkodissa ovat esimerkki altistusoppimisesta, joka on erityisen vahvaa pienillä lapsilla. Myös osalle nuorista altistusoppiminen on tehokas tapa: he oppivat kuin itsestään vieraskielisiä sanontoja, puhetapoja tai lausumista kuuntelemalla musiikkia, videoblogeja tai muuta vastaavaa. Kaikille altistusoppiminen ei aikuisuuden kynnyksellä ole enää helppoa. Kaiken kaikkiaan altistusta pitäisi olla useita kertoja viikossa, ja on tärkeää, että uskalletaan itse heittäytyä lausumaan, laulamaan tai näyttelemään kieltä.

Kognitiivinen opiskelu pohjaa aivojen ennakointijärjestelmän ylimpään tasoon eli tietoiseen ennakointiin. Motivoitunut oppija voi tietoisesti opiskella vaikkapa sanalistoja tai kielioppiasioita. Tässä kaikki aiempi oppiminen ja varsinkin kielen oppiminen on hyödyksi. Monesti iäkkäät kielenoppijat vaikkapa kansalaisopiston ryhmässä ovat kognitiiviseen opiskeluun taipuvaisia.

Kognitiivinen opiskelu ei yksinään johda sujuvaan puhumiseen tai nopeaan kirjoittamiseen, eikä sitä voi yhtä tehokkaasti hyödyntää kuullun ymmärtämisen tapaisilla kielen alueilla. ”Tämä on kuitenkin reilu tapa opiskella. Voi sanoa, että jokainen, joka lukee sanat, osaa ne siellä sanakokeessa”, Huotilainen sanoi. ”Altistusoppiminen on siinä mielessä vähän ärsyttävääkin, että siinä pitää vain uskaltaa heittäytyä mukaan, kun taas kognitiivisessa opiskelussa voidaan saada paljon aikaan omalla tsemppaamisella. Hyvä kielen oppiminen sisältää näitä molempia asioita.”

Jatkojuttu laulamisen ja käsillä tekemisen merkityksestä kielenoppimisessa julkaistaan seuraavassa Tempuksessa.

MILLAISET TILAT JA MUUT JÄRJESTELYT TUKEVAT OPPIMISTA?

Koulurakennuksen tilat luovat turvallisuuden tunnetta ja innostavat oppimaan:

• visuaalinen häly, melu ja häiriötekijät pois

• luokan sisustus ja materiaalit, esimerkiksi kartat, liput, julisteet (pysyvät ja vaihtuvat)

Koulupäivä ja oppitunnit ovat ennakoitavia, jotta resursseja ei kulu hukkaan:

• ikä ja kokemus vaikuttavat ennakoinnin kykyyn

• teemapäivistä ja muista poikkeuksista tietoa tarpeeksi ajoissa

Opetuksen menetelmät toistuvat systemaattisesti.

Tallenne jäsenpalvelussa

Loisto!-jäsenkoulutuksen tallenne on julkaistu osoitteessa https://jasensivut.sukol.fi/extranet/materiaalit/videoita/ (sivun avautuminen vaatii kirjautumisen SUKOLin jäsenpalveluun). Loisto!-koulutus on maksutonta jäsenkoulutusta, ja myös tallenne on tarkoitettu SUKOLin jäsenille. Se on katsottavissa lukuvuoden 2025–2026 loppuun asti.