The Embryo Project Encyclopedia

Roger Wolcott Sperry bestudeerde de functie van het zenuwsysteem in de Verenigde Staten tijdens de twintigste eeuw. Hij bestudeerde split-brainpatronen bij katten en mensen die het gevolg zijn van het scheiden van de tweehemisferen van de hersenen na het snijden van het corpus callosum, de brug tussen de twee hemisferen van de hersenen. Hij ontdekte dat na het scheiden van het corpus callosum, de twee hersenhelften niet konden communiceren en dat ze functies uitvoerden alsof de andere hersenhelften niet bestonden. Sperry bestudeerde ook oogzenuwregeneratie en ontwikkelde de chemoaffiniteitshypothese. Chemoaffinityhypothese verklaarde dat axonen, het lange vezel-als deel van neuronen, met hun doelcellen door speciale chemische tellers verbinden. Dat daagde het eerder aanvaarde resonantieprincipe van neuronalconnection uit. In 1981 ontving Sperry samen met David Hubel en Torsten Wiesel de Nobelprijs voor de fysiologie orMedicine.Sperry was geboren op 20 augustus 1913 in Hartford (Connecticut), als zoon van Francis Bushnell Sperry en Florence KraemerSperry. Hij had een jongere broer,Russel Loomis. Sperry ‘ s vader was een bankier en zijn moeder was misbruik student. Op de leeftijd van elf, Sperry ‘ s vader stierf en zijn moeder werd de assistent-directeur op een middelbare school om het gezin financieel te ondersteunen.Tijdens zijn middelbare school carrière, Sperry deelgenomen aan multiplevarsity sporten. Na zijn middelbare school behaalde hij een vierjarige Miller academic scholarshipto Oberlin College in Oberlin, Ohio. In Oberlin studeerde Sperry in het Engels en nam deel aan atletische activiteiten, afstuderen in 1935met een Bachelor of Arts degree. Sperry ging ook naar de Oberlin College forgraduate school, waar hij psychologie studeerde. Sperry behaalde een master in psychologie in 1937, na onderzoek naar hersenstructuur en gedrag onder Raymond HerbertStetson, die spraak, motoriek en vaardigheidsbeweging studeerde.Na zijn afstuderen aan Oberlin met zijn master ‘ s degree, veranderde Sperr zijn focus van geesteswetenschappen naar wetenschap en bereidde hij zich voor op een doctoraal programma in de zoölogie. In 1938 studeerde hij af aan de University ofchicago in Chicago, Illinois, waar hij werkte met Paul Alfred Weiss, die onderzoek deed naar neurale verbindingen en hogere hersenfuncties. Tijdens zijn werk metweiss bestudeerde Sperry de chirurgische uitwisseling van zenuwen in de achterpoten van ratten. In dit proces, de belangrijkste zenuw van de rechter ledemaat werd chirurgisch losgemaakt en opnieuw bevestigd aan de linker ledemaat, of vice versa. Toen schokte Sperrys een van de achterste ledematen met elektriciteit en registreerde die limb optilde als reactie op de stimulus. Na herhaalde experimenten merkte Sperry op dat de ratten nooit het ledemaat optillen dat geschokt was, en in plaats daarvan het tegenovergestelde limbopnamen waar hij de motorische zenuwen had bevestigd. Bijvoorbeeld, wanneer de rechter achterste ledemaat was geschokt, de linker achterste ledemaat opgeheven, en vice versa. Dat gebeurde omdat de rechter achterpoot de zenuwen had van de linker achterpoot en de linker achterpoot de zenuwen had van de rechter achterpoot. De ratten tilden de juiste ledemaat niet op, hoe vaak ze geschokt waren, en ze konden niet leren en zich aanpassen aan de nieuwe positie van de motorische zenuwen. Sperry concludeerde dat de motornerve-functie niet kon worden aangepast, en was aangeboren, wat betekende dat het zoogdier werd geboren met de gespecificeerde functie voor elke motornerve en het kon niet worden aangepast.In 1941 ontving Sperry een apostdoctorale fellowship aan Karl Spencer Lashley ‘ s laboratory atHarvard University in Cambridge, Massachusetts, waar hij meerdere experimenten uitvoerde die de gegevens verschaften voor de ontwikkeling van de hypothese van de geslachtsgemeenschap. Slechts een jaar later volgde Sperry Hismentor Lashley naar Orange Park, Florida, om hun onderzoek voort te zetten in een gebied dat geïsoleerd was van de tweede wereldoorlog. gedurende die tijd bestudeerde Sperryanurans, een orde van amfibieën waaronder kikkers. Hij voerde meerdere experimenten uit op de vorken door hun ogen te draaien en de oogzenuw te doorsnijden, die normaal de visuele informatie van het netvlies van het oog naar de hersenen transporteert voor analyse.

na Sperry ‘ s bediening zagen de kikkers de wereld als ondersteboven en hun gevoel van rechts en links werd omgekeerd. Hij ontdekte dat hoe lang er ook voorbijging,de kikkers niet in staat waren de visuele informatie normaal te verwerken en dat hun visie permanent omgekeerd was. Dat betekent dat de oogzenuwvezels teruggroeiden tot precies hetzelfde punt van oorsprong als voor de operatie en zich niet aanpastenaan de rotatie van het oog. Zijn oogzenuwregeneratieonderzoek bij kikkers hielp Sperry zijn chemoaffinityhypothese te ontwikkelen. In 1946 keerde Sperry terug naar de Universiteit van Chicago, waar hij assistent-professor werd. In 1949 trouwde Sperry met Norma Gay Deupree. Ze hadden twee kinderen, een zoon Glenn Michael in 1953 en een dochter Janeth Hope in 1963.Bijna tien jaar na zijn oorspronkelijke experimenten met kikkers in 1951, aan de Universiteit van Chicago, stelde Sperry een nieuw idee voor om de connectiviteit van neuronen te verklaren, de chemoaffiniteitshypothese. Het serveus systeem bestaat uit twee delen, het centrale zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel. De hersenen en de centrale spinale koord vormen het centrale zenuwstelsel, terwijl het perifere zenuwstelsel verwijst naar de zenuwen die het hele lichaam overspannen.

destijds beweerden wetenschappers dat de Axon tijdens de ontwikkeling van het zenuwstelsel een specifieke frequentie heeft die door een doelcel wordt herkend en aangepast aan die specifieke doelcel. Dientengevolge, waren de verbindingen tussen de axonen en hun doelcellen niet specifiek, en kon om het even welk axon om het even welke doelcel leveren als in zijn richting geduwd. In tegenstelling, stelde Sperry voor dat axonen chemische signalen herkenden die door hun doelcellen worden geproduceerd, die precies aan welke cellen de axonen konden binden. Onder Sperry ‘ s chemoaffiniteitshypothese, kan elk axon binnen de oogzenuw alleen binden aan zijn originele doelcellen die tijdens embryonale ontwikkeling worden bepaald. Daarom, als gesneden, zenuwvezel teruggroeien naar hun oorspronkelijke plaatsen van gehechtheid. De chemoaffiniteitshypothese verwierp de eerder voorgestelde resonantiehypothese die Weiss had geà ntroduceerd, die voorspelde dat de zenuwconnectie tijdens de ontwikkeling niet-specifiek en willekeurig was.Sperry gebruikte de chemoaffiniteitshypothese om alle verbindingen van de zenuwen van de hersenen naar hun doelcellen te definiëren en stelde dat axonen zich aan hun doelcellen hechten door middel van een specifieke unieke chemische marker. Sperry toonde aan dat zenuwverbindingen celspecifiek waren en zo konden zodra de verbindingen tussen de doelcel en de axonduring embryonale ontwikkeling werden gevormd, zijn functie en het gebied van attachment niet veranderen. Eerst wist hij niet wat de specificiteit van een axon aan zijn doelcel leidde, maarperry veronderstelde dat het een eenvoudige chemische markerunique aan elke cel was.Sperry stelde ook voor dat het diagram van de zenuwverbinding in het lichaam, bepaald door het genotype en de chemische makers, zich ontwikkelt tijdens de cellulardifferentiatie, die axonen naar hun respectieve doelstellingen leidt. Bijgevolg werd elk axon vooraf bepaald om alleen met zijn doelcel te verbinden tijdens de ontwikkeling door het genotype, dat de verzameling van alle genen van een zoogdier is. Dat was een nieuw idee dat veel onderzoekers grondig bestudeerden en de wetenschappelijke gemeenschap de theorie accepteerde dat chemische verbinding van axonen met hun doelcellen. Met zijn chemoaffiniteitshypothese-onderzoek stelde Sperry een nieuw begrip voor van zenuwverbindingen in het menselijk lichaam.Een ander gebied van Sperry ‘ s onderzoek was de functionalspecialisatie van de hemisferen van de hersenen bij zoogdieren. In 1954 verhuisde Sperry naar Pasadena, Californië, waar hij werkte bij het Californische Instituut voor technologie, of Caltech, in Pasadena, California.At de tijd, de procedure van het snijden van het corpus callosum, ofde brug tussen de linker – en de rechterhersenhelft van de hersenen, werd een behandelingsoptie voor epilepsie. Epilepsie is een aandoening die willekeurige aanvallen veroorzaakt. In die procedure zouden onderzoeksartsen het corpus callosum doorsnijden om te voorkomen dat de elektrische impuls zich van de ene hemisfeer naar de andere verspreidt. Na deze operatie konden mensen met epilepsie een normaal leven leiden en de meeste taken zonder problemen uitvoeren, waardoor Sperry de functie van corpus callosum in twijfel trok, aangezien het geen duidelijk effect had.In de jaren vijftig en zestig van de vorige eeuw deed Sperry oorspronkelijk onderzoek naar split-brain bij katten om de hersenen van een epilepsiepatiënt na te bootsen na een chirurgische ingreep. De hersenen hebben twee hemisferen, elk verantwoordelijk voor de andere kant van het lichaam. De rechterisfeer bestuurt de linkerkant van het lichaam en de linkerisfeer bestuurt de rechterkant van het lichaam. Sperry begon zijn experimenten om de functie van het corpuscallosum te bepalen door het corpus callosum en de optische nerven van beide ogen bij katten te snijden. Na de procedure leerde hij de katjes een vierkant van een driehoek te onderscheiden met hun linkeroog, terwijl het rechteroog bedekt was, en een hoek van een vierkant te onderscheiden met hun rechteroog terwijl het linkeroog bedekt was. Dat zorgde ervoor dat de katten zich onescenario herinnerden met één oog en een ander scenario met de ander oog. Later, afhankelijk van welk oog werd bedekt, kon de kat ofwel een vierkant van een driehoek onderscheiden of atriangle van een vierkant. Dat betekende dat de katten zich twee verschillende gebeurtenissen herinnerden met twee verschillende hemisferen, die functioneerden als volledig gescheiden van elkaar. Omdat de katten alleen de vormen konden onderscheiden in twee verschillende scenario ‘ s, concludeerde Sperry dat het bloedlichaampje cruciaal was om de hemisferen te verbinden met informatie van de hersenen. De kat zou bijvoorbeeld de driehoek en het vierkant kunnen onderscheiden met beide ogen met een in-tacked corpus callosum. Gezien zijn resultaten bij katten, voerde Sperry soortgelijke tests uit met menselijke vrijwilligers die vanwege buitenomstandigheden een afgesneden corpus callosum hadden. Hij had vergelijkbare resultaten. In zijn humantests toonde Sperry de vrijwilligers woorden voor een korte periode.Als de onderzoeker het woord naar het rechter gezichtsveld presenteerde, verwerkte de linkerhersenhelft het en als het naar het linker gezichtsveld werd gepresenteerd, verwerkte de rechterhersenhelft het. Toen Sperry de vrijwilligers echter vroeg zich het woord te herinneren dat zij net hadden gezien, waren de resultaten van deze twee eenvoudige experimenten zeer verschillend. Geen enkele patiënt kan zich het woord herinneren als ze het alleen met hun linkeroog zagen. De meeste patiënten herinnerden zich het woord als ze het met hun rechteroog zagen. Uit deze resultaten concludeerde Sperry dat de linkerhersenhelft verantwoordelijk is voor het rechteroog en in staat was te spreken, zich te herinneren en woorden uit te spreken, terwijl de rechterhersenhelft dat niet kon doen.Eind jaren ‘ 60 voerde Sperry een vervolgexperiment uit om te bepalen hoe de twee hemisferen in hun functie verschilden. Tijdens het experiment vroeg Sperry de vrijwilligers om hun linkerhand, bediend door de rechterhersenhelft, in een doos te stoppen met verschillende objecten die ze niet konden zien. Daarna zagen de patiënten een woord dat een van de objecten in de doos beschreef met alleen hun linkeroog, bediend door de rechterhersenhelft. Sperry merkte op dat de meeste patiënten dat object uit de doos haalden zonder het te zien, maar als ze vroegen naar de naam van het object, konden ze het niet zeggen en ze wisten niet waarom ze dat object vasthielden. Die ledsperrie om te concluderen dat de rechterhersenhelft een taalherkenningsvermogen had, maar geen spraakarticulatie,wat betekende dat de rechterhersenhelft een woord kon herkennen of lezen, maar dat woord niet kon uitspreken, zodat de persoon het niet kon zeggen of weten wat het was.

in de laatste reeks experimenten toonde Sperry één voorwerp aan het rechteroog van de patiënten en een ander voorwerp aan hun linkeroog. Sperry vroeg de vrijwilligers om alleen met hun linkerhand te tekenen wat ze zagen. Alle patiënten tekenden het object dat ze zagen met hun linkeroog, gecontroleerd door de rechterhersenhelft, en beschreven het object dat ze zagen met hun rechteroog, gecontroleerd door de linkerhersenhelft. Sperryconcludeerde dat elke hemisferen van de hersenen functioneren onafhankelijk als de enige hersenen met een afgescheiden het corpuscallosum, zodat de hemisferen niet communiceren en ze alleen de functies die specifiek zijn voor die hemisferen kunnen uitvoeren.Gedurende zijn leven ontving Sperry 34 verschillende prijzen, waaronder de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde in 1981 voor zijn onderzoek naar split-brain inhumans. Sperry ontving in 1972 De California Scientists of theear award en in 1991 de Lifetime Award van theAmerican Psychological Association.Sperry genoot van keramiek, sculpturen, kamperen, vissen, sporten, het verzamelen vanonusuele fossielen en Amerikaanse volksdans. Sperry stierf op 17April 1994 in Pasadena, Californië, aan amyotrofische lateralsclerose, een neurologische ziekte waarbij neuronen betrokken zijn die verantwoordelijk zijn voor vrijwillige spierbewegingen, die de motorische functie en spieren verzwakt.