the Embryo Project Encyclopedia

Roger Wolcott Sperry tutki nervoussystemin toimintaa Yhdysvalloissa 1900-luvulla. Hän tutki kissojen ja ihmisten split-brainpaterneja, jotka johtuvat aivojen kahden aivopuoliskon erottamisesta sen jälkeen, kun aivokurkiainen on leikattu, kahden aivopuoliskon välinen silta. Hän havaitsi, että aivokurkiaisen erottamisen jälkeen aivojen kaksi aivopuoliskoa eivät kyenneet kommunikoimaan ja ne suorittivat toimintoja ikään kuin toista aivopuoliskoa ei olisi olemassa. Sperry tutki myös näköhermon uusiutumista ja kehitti kemoaffiniteettihypoteesin. Kemoaffiniittyhypoteesin mukaan aksonit,hermosolujen pitkä kuitumainen osa, kytkeytyvät kohdesoluihinsa erityisten kemiallisten merkkiaineiden avulla. Se kyseenalaisti aiemmin hyväksytyn neuronikytkennän resonanssiperiaatteen. Vuonna 1981 Sperry sai Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon yhdessä David Hubelin ja Torsten Wieselin kanssa.

Sperry syntyi 20. elokuuta 1913 Hartfordissa Connecticutissa Florence Kraemersperrylle ja Francis Bushnell Sperrylle. Hänellä oli yksi nuorempi veli, Russel Loomis. Sperryn isä oli pankkiiri ja Äiti Opiskelija. Iässä yksitoista, Sperry isä kuoli ja hänen äitinsä tuli apulaisrehtori on high school taloudellisesti tukea perhettä.Lukiouransa aikana Sperry osallistui moniotteluurheiluun. Valmistuttuaan high schoolista hän sai nelivuotisen Miller academic stipendin Oberlin Collegeen Ohion oberliniin. Oberlinissa Sperry opiskeli pääaineenaan englanti ja osallistui urheilutoimintaan valmistuen vuonna 1935 taiteen kandidaatiksi. Sperry kävi myös Oberlin College for graduate Schoolia, jossa hän opiskeli psykologiaa. Sperry sai maisterintutkinnon psykologiasta vuonna 1937 tutkittuaan aivojen rakennetta ja käyttäytymistä Raymond Herbertstetsonin johdolla, joka tutki puhetta, motoriikkaa ja taitoliikettä.

valmistuttuaan oberlinista maisterintutkinnollaan hän suuntautui humanistisista tieteisiin ja valmistautui eläintieteen tohtoriohjelmaan. Vuonna 1938 hän suoritti ylioppilastutkinnon Chicagon yliopistossa, Illinoisissa, jossa hän työskenteli Paul Alfred Weissin kanssa, joka tutki neurologisia yhteyksiä ja korkeampia aivotoimintoja. Työskennellessään Weissin kanssa Sperry tutki rottien takaraajojen hermojen kirurgista vaihtoa. Tässä prosessissa päähermo oikeasta raajasta irrotettiin kirurgisesti ja kiinnitettiin uudelleen vasempaan raajaan tai päinvastoin. Sitten Sperryshocked yksi takaraajojen sähköä ja kirjataan, whichlimb nosti ylös reaktiona ärsyke. Toistettujen kokeiden jälkeen Sperry huomasi, että rotat eivät koskaan nostaneet järkyttynyttä raajaa, vaan nostivat vastakkaisen limbin, johon hän oli kiinnittänyt liikehermot. Esimerkiksi aina, kun oikea takaraaja oli järkyttynyt, vasen takaraaja kohosi, ja viceversa. Tämä johtui siitä, että oikeassa takaraajassa oli hermosto vasemmasta takaraajasta ja vasemmassa takaraajassa oli hermo oikeasta takaraajasta. Rotat eivät nostaneet oikeaa raajaa, ei väliä kuinka monta kertaa ne järkyttyivät, eivätkä ne voineet oppia ja sopeutua liikehermojen uuteen asentoon. Sperry päätteli, että moottoreiden toimintaa ei voitu mukauttaa, ja se oli synnynnäistä, mikä tarkoitti sitä, että nisäkäs syntyi kullekin moottorille määritellyllä toiminnolla eikä sitä voitu säätää.

vuonna 1941 Sperry sai luopiotohtorin stipendin Karl Spencer Lashleyn laboratorioon Atharvardin yliopistoon Cambridgeen Massachusettsiin, jossa hän suoritti moninaisia kokeita, jotka tarjosivat aineistoa emoaffiniteettihypoteesin kehittämiseksi. Vain vuotta myöhemmin Sperry seurasi hismentor Lashleyta Orange Parkiin Floridaan jatkamaan tutkimuksiaan toisesta maailmansodasta eristetyllä alueella. Hän teki useita kokeita sammakoilla pyörittämällä heidän silmiään ja katkaisemalla näköhermon, joka normaalisti kuljettaa näköinformaation silmän verkkokalvolta aivoihin analysoitavaksi.

Sperryn hoivaamisen jälkeen Sammakot näkivät maailman ylösalaisin ja heidän oikean ja vasemman tajunsa kääntyivät. Hän havaitsi,että vaikka aikaa kului kuinka paljon, sammakot eivät kyenneet käsittelemään visuaalista informaatiota normaalisti ja niiden näkökyky oli pysyvästi kääntynyt päinvastaiseksi. Tämä tarkoittaa, että näköhermon kuidut kasvoivat takaisin täsmälleen samansuuruisiksi kuin ennen leikkausta eivätkä sopeutuneet silmän kiertoon. Hänen näköhermonsa regeneraatiotutkimus sammakoilla auttoi Sperryä kehittämään kemoterapiahypoteesin. Vuonna 1946 Sperry palasi Chicagon yliopistoon, jossa hänestä tuli assistenttiprofessori. Vuonna 1949 Sperry meni naimisiin Norma Gay Deupreen kanssa. Heillä oli kaksi lasta, poika Glenn Michael vuonna 1953 ja tytär Janeth Hope vuonna 1963.

lähes kymmenen vuotta sammakoilla vuonna 1951 tekemiensä alkuperäisten kokeiden jälkeen Sperry ehdotti Chicagon yliopistossa uutta ajatusta neuronien kontektiivisuuden selittämiseksi, kemoaffiniteettihypoteesia. Thenervous järjestelmä koostuu kahdesta osasta, keskeinen nervoussystem ja ääreishermoston. Aivot ja Spinal johto keskus muodostavat keskushermoston kun taas ääreishermoston viittaa hermoja, jotka kattavat koko kehon.

tuolloin tutkijat totesivat, että hermostonkehityksen aikana aksoneilla on tietty kohdesolun tunnistama frekvenssi, ja ne säätelevät JUURI kyseistä kohdesolua. Tämän seurauksena aksonien ja niiden kohdesolujen väliset kontaktit eivät olleet spesifisiä, ja mikä tahansa aksoni saattoi syöttää mitä tahansa kohdesolua, jos sitä työnnettiin sen suuntaan. Sen sijaan Sperry ehdotti, että aksonit tunnistaisivat kohdesolujensa tuottamat kemialliset signaalit, jotka määrittelivät tarkasti, mihin soluihin aksonit voisivat sitoutua. Sperryn kemoaffiniteettihypoteesin mukaan jokainen aksoni näköhermossa voi sitoutua alkuperäiseen kohdesoluunsa vain alkionkehityksen aikana. Siksi, jos leikataan, hermokuidut kasvavat takaisin alkuperäisiin kiinnityskohtiin. Chemoaffinity-hypoteesi hylkäsi weisshadin aiemmin ehdottaman resonanssihypoteesin, joka ennusti, että kehityksen aikana tapahtuneet hermokontaktiot olivat epäspesifisiä ja satunnaisia.

Sperry käytti kemoaffiniteettihypoteesia määrittääkseen hermojen kaikki yhteydet aivoista niiden kohdesoluihin ja hän totesi, että aksonit kiinnittyvät kohdesoluihinsa määrätyn ainutlaatuisen kemiallisen merkkiaineen avulla. Sperry osoitti, että hermoyhteydet olivat solukohtaisia, joten kun kohdesolun ja alkionkehityksen aksonduranttikehityksen välille muodostui yhteyksiä, sen toiminta ja kiinnittymisalue eivät voineet muuttua. Aluksi hän ei tiennyt, mikäohjasi aksonin spesifisyyttä kohdesoluunsa, muttaperry arveli, että se oli yksinkertainen kemiallinen merkki, joka on ainutlaatuinen jokaiselle solulle.

Sperry esitti myös, että sellulardifferentaation aikana kehittyy kehon hermoyhteyden Diagrammi, joka ohjaa aksonit niiden respektivetavoitteisiin. Näin ollen jokainen aksoni oli ennalta määrätty liittämään kehityksen aikana pelkästään kohdesoluunsa genotyyppi, joka on nisäkkään kaikkien geenien kokoelma. Tämä oli uusi ajatus, että monet tutkijat tutkittu perusteellisesti ja eventually tiedeyhteisö hyväksyi teorian, että kemiallinen yhteys aksonien niiden kohdesoluihin. Hänen chemoaffinity hypoteesi tutkimus, Sperry ehdotti uuden käsityksen hermoyhteyksien sisällä ihmiskehon.

toinen Sperryn tutkimuksen osa-alue oli nisäkkäiden aivopuoliskojen toiminnallinen erikoistuminen. Vuonna 1954, Sperry muutti Pasadena, California, jossa hän työskenteli CaliforniaInstitute of Technology, tai Caltech, Pasadena, California.At aika, menettely leikkaus corpus callosum, tai siltaa vasemman ja oikean aivopuoliskon välillä aivopuolisko, tuli hoitovaihtoehto epilepsia. Epilepsia on sairaus, joka aiheuttaa satunnaisia kohtauksia. Siinä toimenpiteessä tutkimuslääkärit leikkaisivat aivokurkiaisen estääkseen sähköimpulssien leviämisen aivopuoliskolta toiselle. Leikkauksen jälkeen epilepsiaa sairastavat henkilöt pystyivät elämään normaalisti ja suoriutumaan useimmista tehtävistä ongelmitta, mikä sai Sperryn kyseenalaistamaan korpuksen toiminnan, koska sillä ei ollut ilmeistä vaikutusta.

1950-luvulla ja 1960-luvulla Sperry teki alun perin split-brain-tutkimusta kissoille matkiakseen epilepsiapotilaan aivoja leikkauksen jälkeen. Aivoissa on kaksi aivopuoliskoa, jokavastuu kehon vastakkaiselle puolelle. Oikeanpuoleinen semisphere hallitsee kappaleen vasenta puolta ja vasemmanpuoleinen semisphere oikeaa puolta. Sperry beganhis kokeet määrittää toiminnan corpuscallosum leikkaamalla corpus callosum ja optinen hermosto molemmista silmistä kissoilla. Toimenpiteen jälkeen hän opetti thecats erottaa neliön kolmiosta niiden lefteye, kun oikea silmä oli peitetty, ja erottaa atriangle neliön niiden oikea silmä, kun lefteye oli peitetty. Tämä aiheutti kissat muistaa onescenario yhdellä silmällä ja toinen skenaario othereye. Myöhemmin, riippuen siitä, mikä silmä oli peitetty, kissakuono saattoi joko erottaa neliön kolmiosta tai atrianglen neliöstä. Tämä tarkoitti sitä, että kissat muistivatkaksi eri tapahtumia kahdella eri pallonpuoliskolla, jotka toimivat täysin erillään toisistaan. Koska kissat pystyivät erottamaan muodot vain kahdesta erillisestä skenaariosta, Sperry päätteli, että corpuscallosum oli ratkaisevan tärkeä aivopuoliskojen yhdistämisessä aivoihin. Esimerkiksi kissakielet pystyisivät erottamaan kolmion ja neliönmuotoiset silmät, joissa on in-tacked corpus callosum.

givenhis results in cats, Sperry teki samanlaisia kokeita vapaaehtoisilla ihmisillä, joilla oli ulkotilanteiden vuoksi katkennut aivokurkiainen. Tulokset olivat samansuuntaiset. Hänen humantests, Sperry näytti vapaaehtoisille sanoja lyhyen ajan.Jos tutkija esitti sanan oikealle näkökentälle, aivojen vasen aivopuolisko käsitteli sen ja jos se esitettiin vasempaan näkökenttään, oikea aivopuolisko käsitteli sen. Kuitenkin, kun Sperry pyysi volunteereja muistamaan sanan, että he olivat juuri nähneet, tulokset näistä kahdesta yksinkertaisesta kokeesta olivat hyvin erilaisia. Kukaan potilas ei muistaisi sanaa, jos hän vain näkisi sen vasemmalla silmällään. Useimmat potilaat kuitenkin muistavatsanan, jos he näkivät sen oikealla silmällään. Näistä tuloksista Sperry päätteli, että vasen aivopuolisko on vastuussa oikeasta silmästä ja että se kykenee puhumaan, muistamaan ja lausumaan sanoja, kun taas oikea aivopuolisko ei pystynyt siihen.

1960-luvun loppupuolella Sperry teki seurantakokeen selvittääkseen, miten kaksi puolipalloa erosivat toisistaan toiminnaltaan. Kokeen aikana Sperry pyysi vapaaehtoisia laittamaan oikean aivopuoliskon käyttämän vasemman kätensä laatikkoon, joka oli täytetty erilaisilla esineillä, joita he eivät voineet nähdä. Tämän jälkeen potilaat näkivät sanan, jossa kuvailtiin yhtä laatikossa olleista kohteista, joiden vasen silmä oli vain oikean aivopuoliskon operoima. Sperry huomautti, että useimmat potilaat poimivat esineen laatikosta näkemättä sitä, mutta jos heiltä kysyttiin esineen nimeä, he eivät voineet sanoa sitä eivätkä tienneet, miksi he pitivät esinettä hallussaan. Se päättelee, että oikealla aivopuoliskolla oli jonkin verran kielentunnistuskykyä,mutta ei puheen artikulaatiota, mikä tarkoitti sitä, että oikea aivopuolisko pystyi tunnistamaan tai lukemaan sanan, mutta se ei osannut lausua sitä sanaa, joten henkilö ei kyennyt sanomaan sitä tai tietämään, mikä se oli.

viimeisimmissä kokeissa Sperry osoitti yhden kohteen potilaiden oikeaan silmään ja toisen kohteen heidän vasempaan silmäänsä. Sperry pyysi vapaaehtoisia piirtämään sen, minkä he näkevät vain vasemmalla kädellään. Kaikki potilaat piirsivät vasemmalla silmällään näkemänsä kohteen, jota oikea aivopuolisko kontrolloi, ja kuvasivat oikealla silmällään näkemänsä kohteen, jota vasen aivopuolisko kontrolloi. Sperryhuomasi, että jokainen aivopuolisko toimii itsenäisesti ainoana aivona, jonka aivopuolisko on katkaistu, joten aivopuoliskot eivät kommunikoi ja ne voivat vain suorittaa kyseiselle aivopuoliskolle ominaisia toimintoja.

koko elinaikanaan Sperry sai kolmekymmentäneljä eri palkintoa, muun muassa vuoden 1981 Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon kahtiajakautuneista aivotutkimuksistaan epäinhimillisinä. Sperry sai 1972 California Scientists of theear award, sekä 1991 Lifetime Award from theAmerican Psychological Association.

Sperry harrasti keramiikkaa, veistoksia, retkeilyä, kalastusta, urheilua, unusuaalisten fossiilien keräämistä ja amerikkalaista kansantanssia. Sperry kuoli 17. huhtikuuta 1994 Pasadenassa, Kaliforniassa amyotrofiseen lateralscleroosiin, neurologiseen sairauteen, johon neuronit vastaavat vapaaehtoisesta lihasliikkeestä, mikä heikentää motorisia toimintoja ja lihaksia.