Abstract This dissertation investigates high school students’ individual and interpersonal physiology of electrodermal activity (EDA) during collaborative learning in naturalistic settings. EDA is an index of sympathetic arousal, which is concomitant with cognitive and affective processes. Two data collections were organized with students working collaboratively in triads. The first one took place during the performance of a science task, and the second during two runs of a six-week advanced physics course. The data collected included EDA (measured unobtrusively using Empatica® E3 and E4 wristbands), performance measures (pre- and post-tests, task solutions, and course exam), and questionnaires on cognitive, affective, and collaborative aspects of learning. The work was reported in three articles. The results indicate that, on average, students spent more than half (60%) of the class at a low arousal level, possibly signaling relaxation, disengagement, or boredom. Most of the time (≈60–95% of the lesson), triad members were at a different arousal level, which might indicate that students took turns (alternating task-doers) in executing the task or applied some division of labor rather than truly collaborating. In terms of achievement, sympathetic arousal during the exam was a predictor of the exam grades, and pairwise directional agreement of EDA was positively and highly correlated to the dual learning gain. Arousal contagion could have occurred in up to 41% of the high arousal intervals found. The possible arousal contagion cases took place mostly on a 1:1 basis (71.3%), indicating that interactions in a collaborative learning triad seem to occur mainly between two members rather than among the three. The findings provide an ecologically-valid picture of the students’ EDA responses in the classroom, both individually and collaboratively, benefiting from the connection of arousal to cognitive and affective processes to increase the saliency of otherwise elusive phenomena. Methodologically, the study contributes to the exploration and exploitation of psychophysiological approaches for collaborative learning research. On a practical level, it provides physiological indices that could be incorporated into learning analytics dashboards to support students’ awareness and reflection, and teachers’ pedagogical practices. / Tiivistelmä Tässä väitöstutkimuksessa tarkastellaan elektrodermaalista aktiivisuutta (EDA) ja tästä johdettua sympaattista vireystilaa ja fysiologisia indeksejä, samanaikaisesti yksilöiden ja yksilöiden välisten kognitiivisten ja affektiivisten prosessien kanssa. Tutkimusaineisto kerättiin yhteisöllisen oppimisen tilanteista, joissa oppilaat työskentelivät kolmen hengen ryhmissä. Ensimmäinen osa aineistosta kerättiin oppilaiden suorittaessa luonnontieteiden alan tehtävää ja toinen kahden fysiikan syventävän kurssin aikana. Aineistoon sisältyi EDA (Empatica® E3- ja E4-rannekkeista), oppimisen mittaukset (alku- ja lopputestit, tehtävien ratkaisut ja kurssikokeet) sekä kyselylomakkeet oppimisen kognitiivisista, affektiivisista ja yhteisöllisen työskentelyn näkökulmista. Tutkimus on raportoitu kolmessa artikkelissa. Tulokset osoittavat, että opiskelijoiden sympaattisen hermoston vireystila oli keskimäärin yli puolet (60 %) luokkatyöskentelystä alhainen, mikä viittaa mahdolliseen rentoutumiseen, osallistumisen puutteeseen tai tylsistymiseen. Ryhmänjäsenet olivat suurimman osan ajasta (≈60-95 %) eri vireystilan tasoilla, mikä voi tarkoittaa, että he suorittivat tehtävää vuorotellen (tehtävän suorittajaa vaihdellen) tai jonkinlaista työnjakoa käyttäen, yhteisöllisen työskentelyn sijaan. Sympaattinen vireystila kurssikokeessa ennusti kokeen arvosanoja. Lisäksi oppilasparien EDA:n samansuuntaisuus korreloi vahvasti oppimistulosten kanssa. Yksilöiden välillä tapahtuvaa sympaattisen vireystilan ”tarttumista” on voinut esiintyä jopa 41 prosentissa todetuista korkean vireystilan intervalleista. Mahdolliset ”tarttumiset” ilmenivät enimmäkseen (71,3%) 1:1 suhteessa, mikä viittaa siihen, että vuorovaikutus yhteisöllisessä oppimisessa näyttäisi tapahtuvan pääasiassa kahden yksilön välillä kaikkien kolmen sijaan. Tulokset tarjoavat ekologisesti validin kuvan opiskelijoiden EDA-reaktioista luokkahuoneessa sekä yksilöllisesti että yhteisöllisesti tarkasteltuna, selventäen samalla kuvaa sympaattisen vireystilan yhteydestä kognitiivisiin ja affektiivisiin prosesseihin. Menetelmällisesti tutkimus kartoittaa psykofysiologisen lähestymistavan mahdollisuuksia yhteisöllisen oppimisen tutkimuksessa. Se esittelee fysiologisia indeksejä, jotka voitaisiin visualisoida oppimisen analytiikan sovelluksissa opiskelijoiden tietoisuuden ja reflektion sekä opettajien pedagogisten käytäntöjen tukemiseksi.

Abstract Physical inactivity is an increasing health problem worldwide and one of the most important risk factors for global premature mortality. Along with gained years, it is highly essential for both individuals and society that elderly persons perceive their health as good and are able to cope well with everyday life and enjoy it. Hence, our aim was to investigate the long-term associations of midlife physical activity (PA) with health-related quality of life (HRQL), frailty stage, leukocyte telomere length (LTL), a potential indicator of biological ageing, and mortality. The Helsinki Businessmen Study cohort has been followed since the 1960s and it has been studied from several perspectives over the years. In the baseline examinations in 1974, 782 healthy men (mean age 48) completed a questionnaire about their PA pattern. These men form the population of this study. According to their global description of their PA pattern, the men were categorized into low, moderate and high PA groups. After a 26-year follow-up in 2000, the HRQL and disease prevalences were appraised in 552 (mean age 73) men using a postal questionnaire including the RAND-36 instrument. PA was significantly associated with better physical function, one of the eight domains of HRQL. From the same questionnaire, frailty stage was appraised for 514 men using modified Fried’s criteria: weight loss, physical inactivity, low vitality and physical weakness. After adjusting for CVD risk factors at baseline, the risk for frailty was 80% lower in the high PA group compared with the low PA group. After a 29-year follow-up in 2003, 204 randomly selected survivors were invited to laboratory tests. The mean LTL was longer in the moderate PA group than in the low PA group and, contrary to our hypothesis, in the high PA group. We found that midlife PA was related to mortality during a 34-year follow-up and the protective effect of PA was independent of the cardiovascular disease (CVD) risk factors, including body mass index, age, cholesterol, glucose, systolic blood pressure and smoking at baseline. In conclusion, the overall results of this study lend support to the view that those who have adopted a physically active lifestyle in middle age have better physical function and lower risk of frailty in old age and lower mortality. / Tiivistelmä Riittämätön fyysinen aktiivisuus on kasvava terveysongelma ja ennenaikaisen kuoleman riskitekijä kaikkialla maailmassa. Elinvuosien lisääntymisen ohella on tärkeää, että ikääntyvä ihminen kokee terveytensä hyväksi ja että hän nauttii jokapäiväisestä elämästään. Tarkoituksenamme oli tutkia keski-iän liikunnan yhteyksiä terveyteen liittyvään elämänlaatuun, hauraus-raihnaus -oireyhtymään, telomeerien pituuteen sekä kuolleisuuteen 1960-luvulta lähtien seuratussa Helsingin Johtajat -kohortissa. Vuonna 1974, Helsingin Johtajat -tutkimuksen alkuvaiheessa, 782 tervettä miestä (keski-ikä 48 vuotta) täytti liikuntatottumuksiaan koskevan kyselylomakkeen. He muodostavat tämän tutkimuksen aineiston. Liikuntaharrastuksestaan antamansa yleiskuvauksen mukaan miehet jaettiin matalan, keskitason ja korkean liikuntatason ryhmiin. Vuonna 2000 terveyteen liittyvä elämänlaatu ja sairauksien esiintyvyys määritettiin 26 vuoden seuranta-ajan jälkeen 552 mieheltä (keski-ikä 73 vuotta) käyttäen postitettua kyselylomaketta, joka sisälsi RAND-36 -instrumentin. Liikunta oli tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä parempaan fyysiseen toimintakykyyn, yhteen kahdeksasta terveyteen liittyvän elämänlaadun ulottuvuudesta. Saman kyselylomakkeen vastauksista selvitettiin hauraus-raihnaus -oireyhtymän esiintyvyys käyttäen seuraavia, Friedin kriteereistä muunneltuja kriteerejä: tahaton painon lasku, vähäinen liikunta, tarmokkuuden puute ja fyysinen heikkous. Riski hauraus-raihnaus -oireyhtymään oli 80 % pienempi korkean liikuntatason ryhmässä kuin matalan liikuntatason ryhmässä. Vuonna 2003, 29 vuoden seurannan jälkeen, 204 satunnaisesti valittua elossa olevaa miestä pyydettiin laboratoriotesteihin. Keskimääräinen leukosyyttien telomeerien pituus oli suurempi keskitasoisen liikunnan ryhmässä matalan ja korkean liikuntatason ryhmiin verrattuna. Tutkimuksessamme keski-iän liikuntaharrastus oli yhteydessä kuolleisuuteen 34 vuoden seurannan aikana, ja liikunnan suojaava vaikutus oli havaittavissa lähtövaiheen sydän- ja verisuonitautien riskitekijöistä (painoindeksi, ikä, kolesteroli, glukoosi, systolinen verenpaine ja tupakointi) riippumattomasti. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat ajatusta, että fyysisesti aktiivinen elämäntapa keski-iässä on yhteydessä parempaan fyysiseen toimintakykyyn ja vähäisempään hauraus-raihnaus -oireyhtymään vanhalla iällä ja vähentää kuolleisuutta.

Abstract Liquid chromatography (LC) combined with mass spectrometry (MS) is one of the most widely used techniques in modern analytical laboratories. Remarkable developments during the two previous decades in both techniques has made LC-MS the method of choice in various environmental, pharmaceutical and biochemical laboratories due to selectivity, sensitivity and versatility. The main focuses in this study were to develop new LC-MS methods to identify and quantify phenolic secondary metabolites in bilberry, lingonberry and hybrid bilberry, to study the biosynthesis of the main secondary metabolites (hypericin and hyperforin and their derivatives) in St John’s wort (SJW) both in vitro and in vivo (in plant), to identify in vitro metabolites of hyperforin in human liver microsomes and to identify the cytochrome P450 (CYP) enzymes responsible for their formation. Both high-performance liquid chromatography (HPLC) and ultra high-performance liquid chromatography (U-HPLC) in combination with time-of-flight (TOF) and triple quadrupole (QqQ) mass spectrometry were used in this study. Identification of 52 phenolic compounds from the leaves of bilberry, lingonberry and hybrid bilberry was accomplished. In total, seven of the identified compounds were reported for the first time in Vaccinium plants and several other compounds were reported for the first time in the studied plants. Incorporation of valine and isoleucine into acyl side chains of phloroglucinols (hyperforin and adhyperforin) via biosynthesis in shoot cultures of SJW was confirmed by using isotopically labeled amino acids and HPLC-MS/MS. Also, 29 biosynthetic in vitro products for HpPKS2 enzyme originating from SJW were identified based on accurate mass data. The metabolism of hyperforin was studied in human liver microsomes (HLM) for the first time. 57 metabolites for hyperforin were identified in the incubations with HLMs, using a substrate concentration of 1 μM. The phase I metabolism of hyperforin was suggested to rely mainly on CYP3A4 and on CYP2C family. / Tiivistelmä Nestekromatografia (LC) yhdistettynä massaspektrometriaan (MS) on yksi eniten käytetyistä analyysimenetelmistä nykyaikaisissa analytiikkalaboratorioissa. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana LC-MS -laitteet ovat kehittyneet merkittävästi, ja nykyään LC-MS onkin paras menetelmä moniin ympäristö-, lääkeaine- ja biokemiallisiin laboratorioihin sen selektiivisyyden, herkkyyden ja monipuolisuuden vuoksi. Tässä väitöskirjassa kehitettiin uusia LC-MS –menetelmiä mustikan, puolukan ja mustikkapuolukan fenolisten sekundäärimetaboliittien tunnistamiseksi ja kvantitoimiseksi, mäkikuisman pääasiallisten sekundäärimetaboliittien (hyperisiini, hyperforiini ja niiden johdannaiset) tutkimiseksi in vitro- ja kasvinäytteistä sekä hyperforiinin aineenvaihduntatuotteiden tunnistamiseksi ja niitä muodostavien sytokromi P450 (CYP) entsyymien tunnistamiseksi ihmisen maksamikrosomeissa in vitro -menetelmin. Tässä työssä käytettiin sekä korkean erotuskyvyn nestekromatografia (HPLC) että ultra-korkean erotuskyvyn nestekromatografia (U-HPLC) yhdistettynä lentoaikamassaspektrometriin (TOF-MS) ja kolmoiskvadrupolimassaspektrometriin (QqQ-MS). Mustikan, puolukan ja mustikkapuolukan lehdistä tunnistettiin yhteensä 52 fenolista yhdistettä. Seitsemää näistä tunnistetuista yhdisteistä ei oltu aiemmin löydetty Vaccinium -suvun kasveista ja useat muut yhdisteistä löydettiin ensimmäistä kertaa nyt tutkituista kasveista. Valiinin ja isoleusiinin liittyminen floroglusinolien (hyperforiini ja adhyperforiini) asyylisivuketjuihin biosynteesin välityksellä varmistettiin isotoppileimattujen aminohappojen ja HPLC-MS/MS –mittausten avulla. Tässä työssä tunnistettiin myös 29 mäkikuismasta peräisin olevan HpPKS2 -entsyymin in vitro biosynteesituotetta tarkan massan mittausten avulla. Hyperforiinin metaboliaa tutkittiin ensimmäistä kertaa ihmisen maksamikrosomeissa (HLM). Hyperforiinille tunnistettiin yhteensä 57 aineenvaihduntatuotetta ihmisen maksamikrosomi-inkubaatioissa, kun hyperforiinin alkukonsentraatio oli 1 μM. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella hyperforiinin faasi I metabolia tapahtuu pääasiassa CYP3A4:n ja CYP2C-perheen välityksellä.

Abstract The purpose of this study was to describe and evaluate the effectiveness of lifestyle counseling interventions on physical activity, body mass index and adherence to lifestyle change in overweight and obese adolescents. Further, the study aimed to describe and evaluate parents’ adherence to a change in lifestyle in their family. The aim was to promote overweight and obese adolescents’ health and develop an effective lifestyle counseling intervention. In the first phase, a systematic literature review was conducted to evaluate the effectiveness of earlier interventions (n=14) on overweight and obese adolescents’ subsequent physical activity, body mass indices and psychological symptoms. In the second phase, the feasibility of developed interventions was assessed with an expert panel. In the third phase the effectiveness of Facebook-delivered lifestyle counseling intervention (Fb) and lifestyle counseling with physical activity self-monitoring (Fb+Act) were evaluated using a randomized controlled trial. A total of 504 overweight or obese adolescents from Northern Finland were invited to study. Adolescents who participated (n=46) and their parents (n=49) were randomly assigned to experimental or control groups. The effectiveness of earlier lifestyle counseling interventions on adolescents’ physical activity and body mass indices were small. The effectiveness of interventions developed in this study on adolescents’ physical activity, body mass indices were small. The Fb+Act group had lower sedentary time compared to the control group during post-intervention measurements. The Fb group body mass index decreased. Adherence to increasing physical activity decreased in adolescents and their parents. / Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata ja arvioida interventioiden vaikuttavuutta ylipainoisten ja lihavien 13–16-vuotiaiden nuorten fyysiseen aktiivisuuteen, painoindeksiin ja elintapamuutokseen sitoutumiseen. Lisäksi kuvattiin ja arvioitiin nuorten vanhempien sitoutumista perheen elintapamuutokseen. Tutkimuksen tavoitteena oli edistää ylipainoisten ja lihavien nuorten terveyttä ja kehittää vaikutuksiltaan tehokas elintapaohjausinterventio. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa systemaattisen kirjallisuuskatsauksen avulla arvioitiin aikaisempien interventioiden (n=14) vaikuttavuutta ylipainoisten ja lihavien nuorten fyysiseen aktiivisuuteen, painoindeksiin ja psykologisiin tekijöihin. Toisessa vaiheessa arvioitiin suunniteltujen interventioiden toteutettavuutta asiantuntijapaneelilla. Kolmannessa vaiheessa arvioitiin sosiaalista mediaa hyödyntävän elintapaohjausintervention (some) ja elintapaohjausinterventio yhdistettynä fyysisen aktiivisuuden omaseurantaan (some+fa) vaikuttavuutta satunnaistetulla kontrolloidulla kokeella. Tutkimukseen kutsuttiin Pohjois-Suomesta 504 ylipainoista tai lihavaa nuorta vanhempineen ja tutkimukseen osallistuneet nuoret (n=46) ja heidän vanhempansa (n=49) satunnaistettiin koe- ja kontrolliryhmiin. Systemaattisen kirjallisuuskatsauksen mukaan interventioiden vaikuttavuus ylipainoisten ja lihavien nuorten fyysiseen aktiivisuuteen ja painoindeksiin ovat olleet vähäisiä. Tässä tutkimuksessa kehitettyjen interventioiden vaikuttavuus ylipainoisten ja lihavien nuorten painoindeksiin ja fyysiseen aktiivisuuteen oli vähäinen. Some+fa -ryhmän liikkumaton aika oli vähäisempi verrattuna kontrolliryhmään (p=0,021). Some-ryhmän nuorten painoindeksi laski. Nuorten ja vanhempien osalta sitoutuminen fyysisen aktiivisuuden lisäämiseen laski.

Abstract Earlier studies on lumbar degenerative imaging findings in magnetic resonance imaging (MRI) have been done mainly in adult populations and the associations of degenerative findings with low back pain (LBP) are controversial. Only a few studies have involved adolescents and young adults. Heritability has been acknowledged as the only explicit risk factor of disc degeneration (DD). This study investigated the prevalence and environmental determinant of lumbar degenerative findings in MRI and their association with low back symptoms among young adults. The data were based on two physical assessments, three questionnaires and one lumbar MRI that were executed on members of the Oulu Back Study (n=558), a subsample of Northern Finland Birth Cohort 1986, between 16 and 21 years of age. Prevalences of lumbar DD (54%), bulging (25%), protrusion (18%) and Schmorl’s node (17%) were high, whereas other degenerative findings were rare among young adults. Males had higher prevalence of DD and Schmorl’s nodes than females. DD and herniations were associated with low back symptoms. On the other hand, symptoms were present among subjects without DD or other abnormal findings on MRI. Of the environmental determinants, high body mass index and MRI-based obesity measurements of visceral adiposity were associated with lumbar DD among males. Waist circumference and smoking showed a comparable association with DD among males, but the level of physical activity was not associated with DD in either gender. Low back symptoms are more common among young adults with a higher degree of DD or presence of disc herniation. Smoking and overweight are associated with lumbar DD among young male adults. / Tiivistelmä Aikaisempia tutkimuksia magneettikuvantamisella (MK) todetuista lannerangan rappeumamuutoksista ja niiden yhteyksistä alaselkäkipuun on tehty lähinnä aikuisväestöllä ja tulokset ovat ristiriitaisia. Vain muutamia tutkimuksia on tehty alle 25-vuotiailla. Välilevyrappeuman mahdollisista riskitekijöistä vain perimästä on vahvaa näyttöä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin MK:lla todettujen lannerangan rappeumamuutosten esiintyvyyttä, niihin vaikuttavia ympäristötekijöitä ja yhteyttä alaselkäoireisiin nuorilla aikuisilla. Tutkimuksen aineisto perustui kahteen kliiniseen tutkimukseen, kolmeen kyselyyn ja yhteen MK:een, jotka toteutettiin Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986:een kuuluville Oulun selkätutkimuksen koehenkilöille (n=558) 16-21 vuoden iässä. Lannerangan välilevyrappeumalla (54 %), välilevyn pullotuksilla (bulge; 25 %), sellaisilla välilevyn pullistumilla jotka eivät läpäisseet selkärangan takimmaista pitkittäissidettä (protruusio; 18 %) sekä päätelevyn läpi suuntautuvilla välilevyn pullistumilla (Schmorlin keräset; 17 %) oli korkea esiintyvyys nuorilla aikuisilla, kun taas muut kuvantamislöydökset olivat harvinaisia. Välilevyrappeuma ja Schmorlin keräset olivat yleisempiä miehillä. Sekä välilevyrappeuma että pullistumat olivat yhteydessä alaselkäoireisiin molemmilla sukupuolilla, mutta kaikilla oireisilla ei todettu poikkeavia löydöksiä MK:ssa. Ympäristötekijöistä korkea kehon painoindeksi ja MK:sta mitatut rasvan määrää mittaavat muuttujat olivat miehillä yhteydessä välilevyrappeumaan. Miehillä vyötärönympärys ja tupakointi olivat heikommin yhteydessä välilevyrappeumaan, kun taas liikunta-aktiivisuus ei ollut kummallakaan sukupuolella yhteydessä rappeumaan. Alaselkäoireet ovat yleisempiä nuorilla aikuisilla, joilla on vaikea-asteisempi välilevyrappeuma tai välilevyn pullistuma. Tupakointi ja ylipaino ovat yhteydessä lannerangan välilevyrappeumaan nuorilla aikuisilla miehillä.

Abstract Coronary artery disease (CAD) and type 2 diabetes (T2D) are associated with cardiovascular autonomic dysfunction, which is widely used as a predictor of mortality in cardiovascular diseases. The determinants of autonomic dysfunction in CAD patients with or without T2D are not well known. The aim of this thesis was to examine the determinants of cardiovascular autonomic function in healthy subjects and CAD patients with and without T2D. A second aim was to study the prognostic value of autonomic function in the patient population. A third aim was to study the effects of exercise prescriptions on physical activity and exercise capacity in the patient groups. The association between heart rate (HR) variability and physical activity was examined by means of 24-hour recordings in 45 healthy adults. The determinants and prognostic value of autonomic function, measured by HR recovery, HR variability, and HR turbulence, were assessed in 1060 CAD patients (50% were patients with T2D). Physical activity was measured before and after a six-month exercise prescription in 44 CAD patients without T2D and 39 CAD patients with T2D. In healthy patients, short-term HR variability indexes and the complexity properties of HR were influenced by physical activity, whereas long-term HR variability indexes remained relatively stable at various activity levels, making them robust indexes for assessment of autonomic function during ambulatory conditions. In CAD patients, exercise capacity was the most important determinant of autonomic function in addition to physical activity, age, presence of T2D, and left ventricular systolic function. During a 2-year follow-up, autonomic dysfunction predicted cardiovascular events only in CAD patients with T2D, but did not provide independent prognostic information after multivariate adjustment when high-sensitivity C-reactive protein, a marker of inflammation, remained as an independent predictor. CAD patients with T2D were physically less active than patients without T2D. Exercise prescription promoted a more active lifestyle and improved exercise capacity in both patient groups. In conclusion, cardiovascular autonomic dysfunction in CAD patients with and without T2D is closely related to low exercise capacity and physical activity, which both can be increased by exercise prescriptions. Autonomic dysfunction predicts short-term cardiovascular events only in CAD patients with T2D, but is not as strong an independent predictor as low-grade inflammation. / Tiivistelmä Autonomisen hermoston toiminnan häiriö on yleinen komplikaatio sepelvaltimotaudissa ja tyypin 2 diabeteksessa (T2D), ja sen tiedetään olevan itsenäinen kuolleisuutta ennustava tekijä. Autonomista säätelyä selittäviä tekijöitä ei kuitenkaan tunneta hyvin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin autonomisen hermoston toimintaa selittäviä tekijöitä kolmessa ryhmässä: osa tutkittavista oli terveitä, osalla oli sepelvaltimotauti ja T2D, ja osalla pelkästään sepelvaltimotauti. Lisäksi tutkittiin, miten autonominen säätely vaikuttaa sepelvaltimotautipotilaiden ennusteeseen sekä miten liikuntaohjelma vaikuttaa heidän fyysiseen aktiivisuuteensa ja suorituskykyynsä. Sykevaihtelun ja fyysisen aktiivisuuden välistä yhteyttä selvittävään tutkimukseen osallistui 45 tervettä henkilöä. Autonomisen hermoston toimintaa selittäviä tekijöitä ja sen ennustearvoa tutkittiin 1060 sepelvaltimotautipotilaalta, joista puolet sairasti T2D:ta. Näistä potilaista valittiin satunnaisotannalla kuuden kuukauden liikuntaohjelmaan ja fyysisen aktiivisuuden mittauksiin 44 sepelvaltimotautipotilasta, joilla ei ollut T2D:ta, ja 39 potilasta, jotka sairastivat T2D:ta. Terveillä henkilöillä lyhyen aikavälin sykevaihtelumuuttujat olivat yhteydessä fyysiseen aktiivisuuteen, mutta pitkän aikavälin sykevaihtelumuuttujissa tätä yhteyttä ei havaittu. Sepelvaltimotautipotilailla vahvimmiksi autonomista säätelyä selittäviksi tekijöiksi osoittautuivat maksimaalinen suorituskyky, fyysinen aktiivisuus, ikä, T2D ja vasemman kammion ejektiofraktio. Poikkeava autonominen säätely ennusti sydän- ja verisuonitautitapahtumia kahden vuoden seurannan aikana vain T2D:ta sairastavilla sepelvaltimotautipotilailla, mutta sillä ei ollut itsenäistä ennustearvoa, kun vakioitiin muilla riskitekijöillä. Lopulta ainoa huonon ennusteen merkki oli tulehdustilaa kuvaava herkkä CRP. T2D:ta sairastavat sepelvaltimotautipotilaat olivat fyysisesti passiivisempia kuin pelkästään sepelvaltimotautia sairastavat. Yksilöllinen liikuntaohjelma lisäsi korkean intensiteetin fyysistä aktiivisuutta ja paransi suorituskykyä molemmissa potilasryhmissä. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että sepelvaltimotautipotilailla autonomisen hermoston toiminnan häiriö on yhteydessä vähäiseen fyysiseen aktiivisuuteen ja heikkoon fyysiseen kuntoon. Molempiin tekijöihin voidaan vaikuttaa positiivisesti liikuntaohjelmalla. Poikkeava autonominen säätely ennustaa lyhyen aikavälin sydän- ja verisuonitautitapahtumia vain T2D:ta sairastavilla sepelvaltimotautipotilailla. Se ei kuitenkaan ole yhtä vahva itsenäinen ennustaja kuin tulehdusta kuvaava herkkä CRP.

Abstract Osteoporotic vertebral fractures are common among ageing populations worldwide. Although small vertebral size has been established as an independent risk factor for vertebral fracturing, relatively few determinants of vertebral size are currently known. The present study aimed to reveal lifetime factors that associate with midlife vertebral size. Overall physical activity across the lifespan, sports participation in adulthood, occupational physical activities in adulthood, and physical growth in early life were investigated. A subsample of the Northern Finland Birth Cohort Study 1966 was used, with a 46-year follow-up (n = 1,540). Vertebral dimensions were obtained by magnetic resonance imaging of the lumbar spine at the age of 46. The present data showed that high lifelong leisure-time physical activity and active participation in high-impact sports in adulthood were associated with large midlife vertebral size among women, but no such association was detected among men. Occupational physical activities were not associated with vertebral size among either sex. Early-life weight gain predicted large midlife vertebrae among both sexes, and the effect of height gain on vertebral size seemed to be mediated by adult height. The present findings show that the female vertebra in particular seems to benefit from high leisure-time physical activity and active participation in high-impact sports. Regardless of sex, early development also seems to play a role in determining later-life vertebral size. Prospective studies should confirm the causality of the present findings, and further research is needed to shed light on other lifetime factors as determinants of vertebral size. / Tiivistelmä Selkänikaman osteoporoottiset murtumat ovat maailmanlaajuisesti yleinen ikääntyvän väestön vaiva. Pienen nikamakoon tiedetään lisäävän nikamamurtuman riskiä, mutta nikamakokoon vaikuttavia tekijöitä tunnetaan toistaiseksi varsin vähän. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää keski-iän nikamakokoon vaikuttavia elinaikaisia tekijöitä. Erityisesti tutkitaan vapaa-ajan liikunnallisuuden, lajikohtaisen harrastusaktiivisuuden, työn liikunnallisten piirteiden sekä lapsuuden ja nuoruuden fyysisen kehityksen yhteyttä nikamakokoon. Tutkimusjoukkona käytetään osaotosta Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortista (n = 1 540). Seuranta-aika on ollut 46 vuotta, ja selkänikaman koko on määritetty tutkittavista 46 vuoden iässä otetuista lannerangan magneettikuvista. Tutkimusaineistossa naisten elinaikainen vapaa-ajan liikunnallisuus sekä aktiivinen luustoa kuormittavien liikuntalajien harrastaminen ovat yhteydessä suureen nikamakokoon keski-iässä. Miesten liikunnallisuuden ja nikamakoon välillä ei sen sijaan havaittu vastaavaa yhteyttä, eivätkä työn liikunnalliset piirteet olleet yhteydessä nikamakokoon kummallakaan sukupuolella. Varhainen painon kasvu ennusti suurta keski-iän nikamakokoa sukupuolesta riippumatta, ja varhaisen pituuskasvun vaikutus nikamakokoon näytti välittyvän aikuispituuden kautta. Tutkimuksen tulosten perusteella siis erityisesti naiset näyttäisivät hyötyvän vapaa-ajan liikunnallisesta aktiivisuudesta ja luuta kuormittavien lajien harrastamisesta aikuisiällä. Sukupuolesta riippumatta myös lapsuuden ja nuoruuden fyysisellä kehityksellä näyttäisi olevan merkitystä keski-iän nikamakokoon. Tulevaisuudessa prospektiivisten tutkimusasetelmien tulisi vahvistaa tässä tutkimuksessa havaittujen yhteyksien kausaliteetti. Lisäksi tutkimusta tarvittaisiin jatkossa muiden nikamakokoon vaikuttavien elinaikaisten tekijöiden selvittämiseksi.

Abstract Physical activity reduces mortality and morbidity and improves physical and psychological health. Lately, the detrimental health associations of excess sedentary time have also been acknowledged. It is still unknown how temporal patterns of physical activity and sedentary time are associated with health, as previous studies have mainly focused on summary metrics of these behaviors; for example, the weekly duration of moderate to vigorous physical activity. This study aimed to investigate the associations between the amount and temporal patterns of physical activity and sedentary time and health at mid-life. Physical activity and sedentary time were objectively measured for two weeks using an accelerometer-based activity monitor in the Northern Finland Birth Cohort 1966 46-year follow-up (n=5,621). Participants attended clinical examinations and completed health and behaviour questionnaires. A machine learning method (X-means cluster analysis) was used to identify distinct groups of participants with different patterns of physical activity and sedentary behaviour based on the activity data. A positive, dose-response association was found with perceived health and self-reported leisure time and objectively measured moderate to vigorous physical activity. Higher prolonged sedentary time was associated with better heart rate variability but not with resting heart rate or post-exercise heart rate recovery. Four distinct physical activity clusters (inactive, evening active, moderately active and very active) were recognised. The risk of developing cardiovascular disease was significantly lower in the very active cluster compared to the inactive, and in women also in the moderately active cluster compared to the inactive and evening active clusters. On average, the cardiovascular disease risk was low, indicating good cardiovascular health in the study population. Prolonged sedentary time was associated with cardiac autonomic function, which in this study was not explained by physical activity or cardiorespiratory fitness level. Higher cardiovascular disease risk was found in the activity clusters in which the amount of physical activity was lower and in women took place later in the evening. Results of the study can be used for designing feasible interventions for risk groups with unhealthy physical activity and sedentary behaviour patterns. / Tiivistelmä Fyysinen aktiivisuus vähentää sairastavuutta, kuolleisuutta sekä parantaa fyysistä ja psyykkistä terveyttä. Viime aikoina on lisäksi tunnistettu liiallisen paikallaanolon terveyshaitat. Vielä ei tiedetä, miten fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon ajallinen jakautuminen päivän aikana vaikuttaa terveyteen, koska aiemmat tutkimukset ovat keskittyneet enimmäkseen tiettyihin summamuuttujiin kuten kohtuullisesti kuormittavan liikkumisen määrään viikossa. Työn tarkoituksena oli tutkia fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon määrän ja ajallisen jakautumisen terveysyhteyksiä keski-iässä. Fyysinen aktiivisuus ja paikallaanolo mitattiin kiihtyvyysanturipohjaisella aktiivisuusmittarilla kahden viikon ajan Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortin 46-vuotistutkimuksessa (n=5621). Tutkittavat osallistuivat kliinisiin tutkimuksiin ja täyttivät kyselyitä terveydentilastaan ja käyttäytymisestään. Koneoppimismenetelmällä (X-means cluster analysis) tutkittavat luokiteltiin aktiivisuusdatan perusteella ryhmiin, joissa fyysisen aktiivisuuden määrä ja ajallinen jakautuminen päivän aikana poikkesi mahdollisimman paljon ryhmien välillä. Positiivinen annos-vasteyhteys löydettiin koetun terveyden ja itseraportoidun vapaa-ajan liikunnan sekä mitatun kohtuullisesti kuormittavan liikkumisen väliltä. Suurempi pitkittynyt paikallaanoloaika oli yhteydessä parempaan sykevälivaihteluun mutta ei leposykkeeseen tai harjoituksen jälkeiseen sykkeen palautumiseen. Neljä aktiivisuusryhmää tunnistettiin (inaktiiviset, ilta-aktiiviset, kohtuullisen aktiiviset ja erittäin aktiiviset). Sydän- ja verisuonitautien sairastumisriski oli merkitsevästi pienempi erittäin aktiivisessa ryhmässä verrattuna inaktiiviseen ryhmään ja lisäksi naisilla kohtuullisen aktiivisessa ryhmässä verrattuna inaktiiviseen ja ilta-aktiiviseen ryhmään. Sairastumisriski oli keskimäärin matala viitaten hyvään sydänterveyteen tutkimusjoukossa. Pitkillä paikallaanolojaksoilla oli yhteys sydämen autonomiseen säätelyyn, jota tässä työssä ei selittänyt fyysinen aktiivisuus tai aerobinen kunto. Korkeampi sydän- ja verisuonitautien riski löydettiin aktiivisuusryhmistä, joissa fyysisen aktiivisuuden määrä oli vähäisempää ja naisilla painottunut myöhäisempään iltaan. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää interventioiden suunnittelussa riskiryhmille, joiden fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon piirteet ovat terveydelle haitallisia.

Abstract Physical inactivity and sedentary behaviour (SB) are harmful to health, but both globally and in Finland, 80% of adolescents are not physically active enough and they sit too much. Unhealthy behaviour seems to accumulate in young men. Factors underlying unhealthy behaviour should be identified, and based on these, effective interventions for health promotion should be developed. In this study we aimed to clarify the determinants of physical activity (PA) and SB in young men. In addition, we studied the effects of a gamified, tailored, mobile PA intervention on PA and subjective wellbeing. Population-based data were collected in call-ups organized by the Finnish Defence Forces in 2010, 2012 and 2013 in the Oulu area, Finland. Altogether 2526 approximately 18-year-old men filled in a questionnaire, attended physical performance tests and went through a medical examination. In 2013, all 811 men who attended physiological measurements were invited to participate in a six-month randomized controlled trial, and 496 (61%) of them agreed to do so and were randomized into intervention (n=250) and control (n=246) groups. The intervention group got access to a mobile service developed in this study. PA and SB were continuously monitored during the trial. The PA and SB of the controls was measured without feedback on behaviour. The profiles “exercising but sitting”, “feeling unhappy”, “symptoms of disordered eating”, “being unfit with appearance-related motivation” and “gaming” were found among the sedentary young men. The men living in both built and natural environments were equally physically active. The mother’s PA was associated with PA in men living in the built environment and the father’s PA with PA among natural environment residents. The intervention had a borderline positive effect on moderate-to-vigorous PA, but there was no change in SB or light PA. Life satisfaction improved both in the intervention group and the control group. Various functionalities related to the PA of the mobile service were considered important. However, the compliance in using the service was limited. Improvements in PA, self-rated health and life satisfaction were seen, especially among the men in the intervention group with low levels of PA and poor subjective wellbeing at baseline. This study complements existing knowledge on the PA and SB of youth and the findings on the effects of technology-based PA promotion. The study adds to literature on individual, environmental and parental factors underlying SB and PA in young men. These findings highlight the importance of individually designed health promotion among young men. / Tiivistelmä Fyysinen inaktiivisuus ja liiallinen istuminen ovat terveydelle haitallisia. Siitä huolimatta nuoret Suomessa ja muualla maailmalla eivät liiku riittävästi ja istuvat liian paljon. Epäterveelliset elintavat näyttävät kasaantuvan erityisesti nuorille miehille. Liikkumattomuuden taustatekijät tulisi tunnistaa ja kehittää uusia menetelmiä nuorten aktivointiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää nuorten miesten fyysisen aktiivisuuden ja paikallaan olon taustatekijöitä sekä pelillistetyn, räätälöidyn ja mobiilin intervention vaikuttavuutta. Väestöpohjainen aineisto kerättiin Oulun alueen kutsunnoissa vuosina 2010, 2012 ja 2013. Yhteensä 2526 keskimäärin 18-vuotiasta nuorta miestä täytti hyvinvointikyselyn, osallistui kuntotesteihin ja kävi lääkärintarkastuksessa. Satunnaistettuun, kontrolloituun, kuuden kuukauden interventioon osallistui 496 nuorta. Interventioryhmä sai käyttöönsä tutkimuksessa kehitetyn mobiilin palvelun, joka sisälsi pelillisiä elementtejä. Lisäksi ryhmään kuuluneiden fyysistä aktiivisuutta mitattiin jatkuvasti koko intervention ajan kiihtyvyysanturimenetelmällä ja he saivat siitä palautetta. Kontrolliryhmän aktiivisuus mitattiin, mutta he eivät saaneet palautetta. Viisi erilaista profiilia tunnistettiin paljon istuvien nuorten miesten vastauksista: paljon istuvat liikkujat, elämäänsä tyytymättömät, syömishäiriöillä oireilevat, huonokuntoiset ulkonäöstä motivoitujat ja pelaajat. Luonnollisessa ja rakennetussa ympäristössä asuvat nuoret liikkuivat yhtä paljon. Äidin runsas liikkuminen oli yhteydessä rakennetussa asuinympäristössä asuvien poikien suurempaan fyysiseen aktiivisuuteen, kun taas isän liikkumisella oli positiivinen yhteys luonnollisessa ympäristössä asuvien poikien liikkumiseen. Interventio lisäsi jonkin verran poikien kohtuukuormitteisen tai raskaan fyysisen aktiivisuuden määrää. Paikallaan olon tai kevyen aktiivisuuden määrä ei muuttunut. Elämäntyytyväisyys koheni sekä interventio- että kontrolliryhmässä. Vaikka tutkittavien sitoutuminen tutkimukseen oli kohtuullisen heikko, he pitivät monia tutkimuksessa kehitetyn mobiilin palvelun fyysiseen aktiivisuuteen liittyviä ominaisuuksia kiinnostavina. Erityisesti niillä nuorilla, jotka olivat liikkuneet vähän tai kokeneet hyvinvointinsa huonoksi tutkimuksen alussa, havaittiin positiivisia muutoksia intervention aikana. Tutkimuksessa saatiin lisää tietoa yksilöllisten sekä ympäristöön että vanhempiin liittyvien tekijöiden merkityksestä nuorten liikkumiselle ja paikallaan ololle. Tutkimus tuotti uutta tietoa pelillistetyn, räätälöidyn mobiiliteknologian mahdollisuuksista nuorten miesten aktivoinnissa. Tulosten perusteella yksilöllinen räätälöinti on tärkeää nuorten miesten terveyden edistämiseen tähtäävissä interventioissa.

Abstract A low level of physical activity and poor physical fitness are important risk factors of chronic non-communicable diseases and all-cause mortality. Much of the risk of these diseases originates in fetal life. The associations of early-life determinants with physical activity and fitness later in life are as yet not well studied. The aim of this work was to investigate early-life factors as predictors of physical activity and fitness in adolescence and young adulthood. We assessed a wide range of parental and pregnancy-related factors in 16-year-old adolescent participants of the Northern Finland Birth Cohort 1986 (n=7,344), and focused on the long-term consequences of preterm birth in the 23-year-old adult participants of the ESTER study (n=1,161). Prenatal and parental predictors of low physical activity and cardiorespiratory fitness in adolescence included high gestational age-related birth weight as well as parental overweight or obesity. Also, both short and long gestational lengths were associated with lower physical activity, and maternal gestational diabetes mellitus and smoking during pregnancy were associated with lower cardiorespiratory fitness. Young adults born before 34 weeks of gestation reported substantially less leisure-time physical activity than those born at term, although this was not detected by accelerometer measurement. Those born preterm had lower muscular fitness, as individuals born before 37 weeks were able to perform fewer modified push-ups, and those born before 34 weeks had lower handgrip strength, but no difference was observed in cardiorespiratory fitness. Based on questionnaire data, young adults born before 34 weeks perceived themselves to be less fit than their term-born peers. Most individuals exposed to preterm birth or maternal gestational disorders are relatively healthy when reaching adulthood. However, their lower levels of physical activity and physical fitness compared with their peers born at term may contribute to a higher risk of chronic non-communicable diseases in later life. Finding physical activities that are suitable for each individual is essential to promote well-being and health and diminish the increased disease risk later in life. / Tiivistelmä Vähäinen fyysinen aktiivisuus ja heikko fyysinen kunto ovat merkittäviä kroonisten sairauksien ja ennenaikaisen kuoleman riskitekijöitä. Jo sikiökautisten tekijöiden tiedetään vaikuttavan syntyvän lapsen kroonisten sairauksien riskiin myöhemmin elämässä, mutta elämän varhaisvaiheen tekijöiden yhteyttä myöhempään fyysiseen aktiivisuuteen ja kuntoon on tutkittu verrattain vähän. Väitöstutkimuksen tavoitteena oli selvittää elämän varhaisvaiheen tekijöiden yhteyttä fyysiseen aktiivisuuteen ja kuntoon nuoruusiässä ja nuorena aikuisena. Tarkastelimme useiden vanhempiin ja raskausaikaan liittyvien tekijöiden vaikutuksia Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986 16-vuotistutkimuksessa (n=7344) ja keskityimme ennenaikaisen syntymän pitkäaikaisvaikutuksiin ESTER-tutkimuksen 23-vuotiaiden nuorten aikuisten aineistossa (n=1161). Tutkimustulostemme mukaan raskauden kestoon suhteutettu suuri syntymäpaino sekä vanhempien ylipaino tai lihavuus ennustivat vähäisempää liikunta-aktiivisuutta ja heikompaa kestävyyskuntoa nuoruusiässä. Sekä keskimääräistä lyhyempi että pidempi raskaudenkesto olivat yhteydessä vähäisempään liikunta-aktiivisuuteen ja äidin raskausdiabetes ja tupakointi raskauden aikana puolestaan heikompaan kestävyyskuntoon. Alle 34-viikkoisena syntyneet raportoivat liikkuvansa nuorena aikuisena vapaa-aikanaan huomattavasti vähemmän kuin täysiaikaisena syntyneet, vaikka eroa ei kiihtyvyysantureilla mitattuna fyysisessä aktiivisuudessa havaittukaan. Verrattuna täysiaikaisena syntyneisiin, ennenaikaisesti syntyneillä aikuisilla oli heikompi lihaskunto etunojapunnerrustestillä mitattuna ja hyvin ennenaikaisesti syntyneillä käden puristusvoima oli heikompi. Kestävyyskunnossa ei havaittu eroja. Hyvin ennenaikaisesti syntyneet myös arvioivat fyysisen kuntonsa huonommaksi kuin täysiaikaisena syntyneet ikätoverinsa. Vaikka valtaosa ennenaikaisena syntyneistä ja äidin raskaudenaikaisille sairauksille altistuneista on aikuisena varsin terveitä, liikunnan vähäisyys ja heikko fyysinen kunto voivat lisätä kroonisten sairauksien riskiä myöhemmin elämässä. Siksi tähän ryhmään kuuluvia tulisi erityisesti auttaa löytämään itselleen sopivia liikuntamuotoja hyvinvoinnin ja terveyden edistämiseksi ja siten myöhempien sairauksien ennaltaehkäisemiseksi.