L’Encyclopédie du Projet Embryonnaire

Roger Wolcott Sperry a étudié la fonction du système nerveux aux États-Unis au cours du XXe siècle. Il a étudié les modèles de cerveau divisé chez les chats et les humains qui résultent de la séparation des deux hémisphères du cerveau après avoir coupé le corps calleux, le pont entre les deux hémisphères du cerveau. Il a constaté qu’après la séparation du corps calleux, les deux hémisphères du cerveau ne pouvaient pas communiquer et ils remplissaient des fonctions comme si l’autre hémisphère n’existait pas. Sperry a également étudié la régénération du nerf optique et développé l’hypothèse de la chimioaffinité. La chimioaffinitéhypothèse a déclaré que les axones, la longue partie fibreuse des neurones, se connectent à leurs cellules cibles par l’intermédiaire de marqueurs chimiques spéciaux. Thatchallenged le principe de résonance précédemment accepté de la connexion neuronale. En 1981, Sperry a reçu le Prix Nobel de physiologie ouMédecine avec David Hubel et Torsten Wiesel.

Sperry est né le 20 août 1913 à Hartford, Connecticut, de Florence KraemerSperry et Francis Bushnell Sperry. Il avait un frère cadet, Russel Loomis. Le père de Sperry était banquier et sa mère était étudiante en affaires. À l’âge de onze ans, le père de Sperry est décédé et sa mère est devenue directrice adjointe d’un lycée pour soutenir financièrement la famille.Au cours de sa carrière au lycée, Sperry a participé à plusieursports universitaires. Après avoir terminé ses études secondaires, il a reçu une bourse universitaire Miller de quatre ans à l’Oberlin College à Oberlin, dans l’Ohio. À Oberlin, Sperry s’est spécialisé enAnglais et a participé à des activités sportives, obtenant son diplôme en 1935 avec un baccalauréat Arts arts. Sperry a également fréquenté l’Oberlin College forgraduate school, où il a étudié la psychologie. Sperry a reçuune maîtrise en psychologie en 1937, après avoir étudié la structure et le comportement du cerveau sous la direction de Raymond HerbertStetson, qui a étudié la parole, la motricité et le mouvement des compétences.

Après avoir obtenu son diplôme d’Oberlin avec sa maîtrise, Sperrychangé son orientation des sciences humaines à la science et s’est préparé pour un programme adoctoral en zoologie. En 1938, il s’inscrit à l’Université de Chicago, dans l’Illinois, où il travaille avec Paul Alfred Weiss, qui fait des recherches sur les connexions neuronales et les fonctions cérébrales supérieures. Tout en travaillant avecWeiss, Sperry a étudié l’échange chirurgical des nerfs dans les membres postérieurs des rats. Dans ce processus, le nerf principal du membre droit a été détaché chirurgicalement et rattaché au membre gauche, ou vice versa. Puis Sperryshocka l’un des membres postérieurs avec de l’électricité et enregistra le limbe soulevé en réaction au stimulus. Après des expériences répétées, Sperry remarqua que les rats ne soulevaient jamais le membre qui était choqué, et qu’ils soulevaient plutôt le membre opposé où il avait attaché les nerfs moteurs. Par exemple, chaque fois que le membre postérieur droit était choqué, le membre postérieur gauche se soulevait, et vice versa. Cela s’est produit parce que le membre arrière droit avait le nerf du membre arrière gauche et le membre arrière gauche avait le nerf du membre arrière droit. Les rats n’ont pas soulevé le membre correct, peu importe combien de fois ils ont été choqués, et ils n’ont pas pu apprendre et s’adapter à la nouvelle position des nerfs moteurs. Sperry a conclu que la fonction motornerve ne pouvait pas être adaptée et était innée, ce qui signifiait que le mammifère était né avec la fonction spécifiée pour chaque nerf moteur et qu’il ne pouvait pas être ajusté.

En 1941, Sperry a reçu une bourse de doctorat apostolique dans le laboratoire de Karl Spencer Lashley à l’Université de Cambridge, Massachusetts, où il a effectué de multiples expériences qui ont fourni les données pour le développement de l’hypothèse de la démoaffinité. À peine un an plus tard, Sperry a suivi son mentor Lashley à Orange Park, en Floride, pour poursuivre ses recherches dans une région isolée de la Seconde Guerre mondiale.Pendant ce temps, Sperry a étudié les urans, un ordre d’amphibiens comprenant des grenouilles. Il a effectué de multiples expériences sur lesfrogs en tournant leurs yeux et en sectionnant le nerf optique, qui transporte normalement les informations visuelles de la rétine de l’œil vers le cerveau pour analyse.

Après les ministères de Sperry, les grenouilles voyaient le monde à l’envers et leur sens de la droite et de la gauche renversés. Il a constaté que peu importe le temps écoulé, les grenouilles étaient incapables de traiter les informations visuelles normalement et leur vision était définitivement inversée. Cela signifie que les fibres du nerf optique sont revenues au même point d’origine exact qu’avant la chirurgie et ne se sont pas adaptées à la rotation de l’œil. Sa recherche de régénération du nerf optique chez les grenouilles a aidé Sperry à développer sa chimiaffinitéhypothèse. En 1946, Sperry est retourné à l’Université de Chicago, où il est devenu assistantprofesseur. En 1949, Sperry épouse Norma Gay Deupree. Ils ont eu deux enfants, un fils Glenn Michael en 1953 et une Fillejaneth Hope en 1963.

Près de dix ans après ses expériences originales avec des grenouilles en 1951, à l’Université de Chicago, Sperry a proposé une nouvelle idée pour expliquer la connectivité des neurones, l’hypothèse de la chimioaffinité. Le système nerveux se compose de deux parties, le système nerveux central et le système nerveux périphérique. Le cerveau et le cordon spinal central constituent le système nerveux central tandis que le système nerveux périphérique se réfère aux nerfs qui couvrent tout le corps.

À l’époque, les scientifiques soutenaient que pendant le développement du système nerveux, les axones ont une fréquence spécifique reconnue par une cellule cible et s’adaptent à cette cellule cible spécifique. En conséquence, les connexions entre les axones et leurs cellules cibles n’étaient pas spécifiques, et n’importe quel axone pouvait fournir n’importe quelle cellule cible s’il était poussé dans sa direction. En revanche, Sperry a proposé que les axones reconnaissaient les signaux chimiques produits par leurs cellules cibles, qui spécifiaient exactement à quelles cellules les axones pouvaient se lier. Selon l’hypothèse de chimioaffinité de Sperry, chaque axone du nerf optique ne peut se lier qu’à ses cellules cibles d’origine définies au cours du développement embryonnaire. Par conséquent, si elles sont coupées, les fibres nerveuses repoussent à leurs sites d’attache d’origine. L’hypothèse de l’hémoaffinité a rejeté l’hypothèse de résonance précédemment proposée par Weisshad, qui prédisait que les connexions nerveuses faites au cours du développement étaient non spécifiques et aléatoires.

Sperry a utilisé l’hypothèse de chimioaffinité pour définir toutes les connexions des nerfs du cerveau à leurs cellules cibles et il a déclaré que les axones se fixent à leurs cellules cibles via un marqueur chimique unique spécifié. Sperry a montré que les connexions nerveuses étaient spécifiques à la cellule et donc une fois que les connexions se sont formées entre la cellule cible et l’axe pendant le développement embryonnaire, sa fonction et sa zone d’attachement ne pouvaient pas changer. Au début, il ne savait pas ce qui a guidé la spécificité d’un axone par rapport à sa cellule cible, maiSperry a émis l’hypothèse qu’il s’agissait d’un simple marqueur chimique unique à chaque cellule.

Sperry a également proposé que lediagramme de la connexion nerveuse dans le corps déterminé par le génotype et les fabricants de produits chimiques se développe au cours de la déférentiation cellulaire, ce qui guide les axones vers leurs cibles respectives. Par conséquent, chaque axone a été prédéterminé pour se connecter à sa cellule cible seule pendant le développement par le génotype, qui est la collection de tous les gènes d’un mammifère. C’était une nouvelle idée que de nombreux chercheurs ont étudiée en profondeur etéventuellement, la communauté scientifique a accepté la théorie selon laquelle la connexion chimique des axones à leurs cellules cibles. Avec ses recherches sur l’hypothèse de la sémoaffinité, Sperry a proposé une nouvelle compréhension des connexions nerveuses à l’intérieur du corps humain.

Un autre domaine de recherche de Sperry était la spécialisation fonctionnelle des hémisphères du cerveau chez les mammifères. En 1954, Sperry a déménagé à Pasadena, en Californie, où il a travaillé au CaliforniaInstitute of Technology, ou Caltech, à Pasadena, California.At le temps, la procédure de coupe du corps calleux, oule pont entre les hémisphères gauche et droit du cerveau, est devenu une option de traitement de l’épilepsie. L’épilepsie est une condition qui provoque des crises aléatoires. Dans cette procédure, les médecins de recherche couperaient le corps calleux pour empêcher l’impulsion électrique de se propager d’un hémisphère à l’autre. Après cette chirurgie, les personnes épileptiques ont pu mener une vie normale et effectuer la plupart des tâches sans problème, ce qui a amené à remettre en question la fonction du corps calleux, étant donné qu’il n’avait aucun effet apparent.

Dans les années 1950 et au début des années 1960, Sperry a initialement mené des recherches sur le cerveau divisé sur des chats pour imiter le cerveau d’un patient épileptique après une intervention chirurgicale. Le cerveau a deux hémisphères, chacunresponsable du côté opposé du corps. L’hémisphère droit contrôle le côté gauche du corps et l’hémisphère gauche contrôle le côté droit du corps. Sperry a commencé ses expériences pour déterminer la fonction du corpuscallosum en coupant le corps calleux et les nerfs optiques des deux yeux chez les chats. Après la procédure, il a appris aux chats à distinguer un carré d’un triangle avec leur œil gauche, tandis que l’œil droit était couvert, et à distinguer l’atriangle d’un carré avec leur œil droit alors que le œil gauche était couvert. Cela a amené les chats à se souvenir d’unescenario avec un œil et un autre scénario avec l’autreye. Plus tard, selon l’œil couvert, les chatspourrait distinguer un carré d’un triangle ou un atriangle d’un carré. Cela signifiait que les chats se souvenaient de deux événements différents avec deux hémisphères différents, qui fonctionnaient comme complètement séparés l’un de l’autre. Comme les chats ne pouvaient distinguer les formes que dans deux scénarios distincts, Sperry a conclu que le corpuscallosum était crucial pour connecter les hémisphères à l’information du cerveau. Par exemple, les chats seraient capables de distinguer le triangle et le carré avecles deux yeux avec un corps calleux encollé.

Compte tenu de ses résultats chez les chats, Sperry a effectué des tests similaires avec des volontaires humains qui avaient un corps calleux sectionné en raison de circonstances extérieures. Il a eu des résultats similaires. Dans ses humantests, Sperry a montré des mots aux volontaires pendant une courte période.Si le chercheur a présenté le mot dans le champ de vision droit, l’hémisphère gauche du cerveau l’a traité et s’il était représenté dans le champ de vision gauche, l’hémisphère droit du cerveau l’a traité. Cependant, lorsque Sperry a demandé aux volontaires de se rappeler le mot qu’ils venaient de voir, les résultats de ces deux expériences simples étaient très différents. Aucun patient ne pouvait se souvenir du mot s’il ne le voyait que de l’œil gauche. Cependant, la plupart des patients se sont rappelésle mot s’ils l’ont vu de l’œil droit. À partir de ces résultats, Sperry a conclu que l’hémisphère gauche est responsable de l’œil droit et était capable de parler, de se souvenir et de prononcer des mots, alors que l’hémisphère droit n’était pas capable de le faire.

À la fin des années 1960, Sperry a effectué une expérience de suivi pour déterminer en quoi les deux hémisphères différaient dans leur fonction. Au cours de l’expérience, Sperry a demandé aux volontaires de placer leur main gauche, opérée par l’hémisphère droit du cerveau, dans une boîte remplie d’objets différents qu’ils ne pouvaient pas voir. Après cela, les patients ont vu un mot qui décrivait l’un desobjets dans la boîte avec leur œil gauche uniquement, opéré par l’hémisphère droit. Sperry a noté que la plupart des patients récupéraient ensuite cet objet dans la boîte sans le voir, mais si on leur demandait le nom de l’objet, ils ne pouvaient pas le dire et ils ne savaient pas pourquoi ils tenaient cet objet. Cela a conduit à conclure que l’hémisphère droit avait une certaine capacité de reconnaissance de la langue, mais aucune articulation de la parole, ce qui signifiait que l’hémisphère droit était capable de reconnaître ou de lire un mot, mais qu’il ne pouvait pas prononcer ce mot, de sorte que la personne ne serait pas en mesure de le dire ou de savoir ce que c’était.

Dans la dernière série d’expériences, Sperry a montré unobjet à l’œil droit des patients et un autre objet à leur œil gauche. Sperry a demandé aux volontaires de dessiner ce qu’ils voyaient avec leur main gauche seulement. Tous les patients ont dessiné l’objet qu’ils ont vu avec leur œil gauche, contrôlé par l’hémisphère droit, et ont décrit l’objet qu’ils ont vu avec leur œil droit, contrôlé par l’hémisphère gauche. Sperryconclude que chaque hémisphère du cerveau fonctionneindépendamment comme le seul cerveau avec un corpuscallosum sectionné, de sorte que les hémisphères ne communiquent pas et qu’ils remplissent uniquement les fonctions spécifiques à cet hémisphère.

Tout au long de sa vie, Sperry a reçu trente-quatredifférents prix, y compris le prix Nobel de physiologie ou médecine de 1981 pour ses recherches sur le cerveau divisé inhumains. Sperry a reçu le prix des scientifiques californiens de l’année 1972, ainsi que le Prix à vie de 1991 de l’American Psychological Association.

Sperry aimait la céramique, les sculptures, le camping, la pêche, les sports, la collecte de fossiles inhabituels et la danse folklorique américaine. Sperry est décédé le 17Avril 1994, à Pasadena, en Californie, d’une clérose latérale amyotrophique, une maladie neurologique qui implique des neuronsresponsables d’un mouvement musculaire volontaire, ce qui affaiblit la fonction motrice et les muscles.