the Embryo Project Encyclopedia

Roger Wolcott Sperry badał funkcjonowanie układu nerwowego w Stanach Zjednoczonych w XX wieku. Badał rozszczepienie mózgu u kotów i ludzi, które wynika z oddzielenia dwóch półkul mózgu po przecięciu ciała modzelowatego, mostu między dwiema półkulami mózgu. Odkrył, że po rozdzieleniu ciała modzelowatego dwie półkule mózgu nie mogły się komunikować i pełniły funkcje tak, jakby druga półkula nie istniała. Sperry badał również regenerację nerwu wzrokowego i opracował hipotezę chemoaffinity. W badaniu chemoaffinityhypotesis stwierdzono, że aksony,długie włókna przypominające część neuronów, łączą się z komórkami docelowymi za pomocą specjalnych markerów chemicznych. To było zgodne z wcześniej przyjętą zasadą rezonansową połączenia neuronowego. W 1981 roku Sperry otrzymał wraz z Davidem Hubelem i Torstenem Wieselem Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny.

Sperry urodził się 20 sierpnia 1913 roku w Hartford w stanie Connecticut, jako syn Florence KraemerSperry i Francisa Bushnella Sperry. Miał młodszego brata, Russela Loomisa. Ojciec Sperry był bankierem, a matka była studentką ekonomii. W wieku jedenastu lat zmarł ojciec Sperry ‘ ego, a jego matka została wicedyrektorem w szkole średniej, aby wesprzeć finansowo rodzinę.Podczas kariery w szkole średniej Sperry brał udział w wielu dyscyplinach sportowych. Po ukończeniu szkoły średniej otrzymał czteroletnie stypendium naukowe w Oberlin College w Oberlin w stanie Ohio. W Oberlin Sperry studiował język angielski i brał udział w zajęciach sportowych, które ukończył w 1935 roku z tytułem Bachelor of Arts. Sperry uczęszczał również do Oberlin College, gdzie studiował psychologię. Sperry otrzymał tytuł magistra psychologii w 1937 roku, po zbadaniu struktury i zachowania mózgu pod kierunkiem Raymonda Herbertstetsona, który studiował mowę, motorykę i ruch umiejętności.

po ukończeniu studiów magisterskich w Oberlin, Sperrych zmienił kierunek z Humanistyki na nauki ścisłe i przygotował się do doktoratu z zoologii. W 1938 zdał maturę na University of Chicago w Chicago w stanie Illinois, gdzie współpracował z Paulem Alfredem weissem, który badał połączenia nerwowe i wyższe funkcje mózgu. Podczas pracy zwitka Sperry badał chirurgiczną wymianę nerwów w tylnych kończynach szczurów. W tym procesie nerw główny z kończyny górnej został chirurgicznie odłączony i ponownie przytwierdzony do lewej kończyny lub odwrotnie. Następnie Sperryshocked jedną z tylnych kończyn z elektrycznością i rejestrowane, który unosił się w górę w reakcji na bodziec. Po powtarzanych próbach Sperry zauważył, że szczury nigdy nie podniosły kończyny, która była zszokowana, a zamiast tego podniosły przeciwną limbęgdzie, gdzie przymocował nerwy ruchowe. Na przykład, ilekroć tylna kończyna była zszokowana, Lewa tylna kończyna podnoszona i viceversa. Stało się tak dlatego, że prawa tylna kończyna miała nerw z lewej tylnej kończyny, a lewa tylna kończyna miała nerw z prawej tylnej kończyny. Szczury nie podnosiły prawidłowej kończyny, nie ma znaczenia, ile razy były zszokowane i nie mogły się nauczyć i dostosować do nowej pozycji nerwów ruchowych. Sperry doszedł do wniosku, że funkcja motornerve nie może być dostosowana i jest wrodzona, co oznacza, że ssak urodził się z określoną funkcją dla każdego nerwu ruchowego i nie można jej dostosować.

w 1941 roku Sperry otrzymał apostoktoral fellowship w Karl Spencer Lashley ‘ s laboratory Atharvard University w Cambridge, Massachusetts, gdzie przeprowadził wiele eksperymentów, które dostarczyły danych do opracowania hipotezy o moaffinity. Zaledwie rok później Sperry udał się wraz z lashleyem do Orange Park na Florydzie, aby kontynuować badania na obszarze odizolowanym od II Wojny Światowej.w tym czasie Sperry badałanurany, rząd amfibianów, w tym żaby. Przeprowadził wiele eksperymentów na mózgach, obracając oczy i odcinając nerw wzrokowy, który w celu analizy przenosi informacje wizualne z siatkówki oka do mózgu.

prawie dziesięć lat po swoich oryginalnych eksperymentach z żabami w 1951 roku, na Uniwersytecie Chicago, Sperry zaproponował nowy pomysł, aby wyjaśnić związek neuronów, hipotezę chemoaffinity. Układ nerwowy składa się z dwóch części: centralnego układu nerwowego i obwodowego układu nerwowego. Mózg i rdzeń kręgowy centralny tworzą centralny układ nerwowy, podczas gdy obwodowy układ nerwowy odnosi się do nerwów, które obejmują całe ciało.

w tym czasie naukowcy utrzymywali, że podczas rozwoju układu nerwowego Akson ma określoną częstotliwość rozpoznawaną przez komórkę docelową i dostosowaną do tej konkretnej komórki docelowej. W rezultacie połączenia między aksonami a ich komórkami docelowymi nie były specyficzne, a każdy Akson mógłby dostarczyć dowolną komórkę docelową, gdyby skierowano ją w jego kierunku. W przeciwieństwie do tego, Sperry zaproponował, że aksony rozpoznają sygnały chemiczne wytwarzane przez ich komórki docelowe, co dokładnie określało, z jakimi komórkami aksony mogą się wiązać. Zgodnie z hipotezą Chemioaffiniczności Sperry ‘ ego, każdy Akson z nerwem wzrokowym może wiązać się tylko z pierwotnymi komórkami docelowymi zdefiniowanymi podczas rozwoju embrionalnego. W związku z tym, jeśli cięte, włókna nerwowepowrót do swoich pierwotnych miejsc mocowania. Hipoteza moaffinity odrzucała zaproponowaną wcześniej hipotezę Resonance, którą wprowadził Weisshad, przewidującą, że połączenia nerwowe podczas rozwoju są niespecyficzne i przypadkowe.

Sperry użył hipotezy chemoaffinity do określenia wszystkich połączeń nerwów z mózgu do ich komórek docelowych i stwierdził, że aksony przyłączają się do swoich komórek docelowych za pomocą określonego unikalnego markera chemicznego. Sperry wykazał, że połączenia nerwowe były specyficzne dla komórki, a zatem po utworzeniu połączeń między komórką docelową a aksondurującym rozwojem embrionalnym jego funkcja i obszar przywarcia nie mogły się zmienić. Początkowo nie wiedział, co wskazuje na specyficzność aksonu dla jego komórki docelowej, aleperry postawił hipotezę, że jest to prosty znak chemiczny unikalny dla każdej komórki.

Sperry zaproponował również, że diagram połączenia nerwowego w ciele określony przez genotyp i twórców chemicznych rozwija się podczas różnicowania komórek, co prowadzi aksony do ich odpowiednich celów. W związku z tym każdy Akson został z góry określony do połączenia z komórką docelową w czasie rozwoju przez genotyp,który jest zbiorem wszystkich genów ssaka. Był to nowy pomysł, który wielu badaczy dogłębnie studiowało, a społeczność naukowa zaakceptowała teorię, że chemiczne połączenie aksonów z ich komórkami docelowymi. Badając hipotezę chemoaffinity, Sperry zaproponował nowe rozumienie połączeń nerwowych wewnątrz ludzkiego ciała.

innym obszarem badań Sperry ‘ ego była specjalizacja funkcjonalna półkul mózgu u ssaków. W 1954 roku Sperry przeprowadził się do Pasadeny w Kalifornii, gdzie pracował w Kalifornijskim Instytucie Technologii (Caltech) w Pasadenie. California.At czas, procedura cięcia ciała modzelowatego, czyli mostek między lewą i prawą półkulą mózgu, stał się opcją leczenia padaczki. Padaczka jest chorobą, która powoduje przypadkowe napady padaczkowe. W tej procedurze lekarze badający wyciąliby ciało modzelowate, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się impulsu elektrycznego z jednej półkuli na drugą. Po przeprowadzeniu tej operacji osoby z padaczką były w stanie prowadzić normalne życie i wykonywać większość zadań bez problemu, co powodowało kwestionowanie funkcji ciała modzelowatego przez Sperrytę, biorąc pod uwagę, że jej przerwanie nie miało widocznego efektu.

w latach 50.i 60. Sperry początkowo prowadził badania nad rozszczepionym mózgiem u kotów, aby naśladować mózg pacjenta z padaczką po interwencji chirurgicznej. Mózg ma dwie półkule, każda odpowiada za przeciwną stronę ciała. Prawa półkula kontroluje lewą stronę ciała, a lewa półkula kontroluje prawą stronę ciała. Sperry rozpoczął eksperymenty mające na celu określenie funkcji corpuscallosum poprzez cięcie ciała modzelowatego i nerwów wzrokowych z obu oczu u kotów. Po zabiegu nauczył on odróżniać kwadrat od trójkąta lewym okiem, podczas gdy prawe oko było zakryte, oraz odróżniać atriangle od kwadratu prawym okiem, podczas gdy lewe oko było zakryte. To sprawiło, że koty pamiętały jedno oko, a drugi scenariusz z innym okiem. Później, w zależności od tego, które oko było zakryte, kotek mógł odróżnić kwadrat od trójkąta lub atriangle od kwadratu. Oznaczało to, że koty pamiętały dwa różne wydarzenia o dwóch różnych półkulach, które funkcjonowały jako całkowicie oddzielone od siebie. Ponieważ koty potrafiły odróżnić kształty tylko od dwóch różnych scenariuszy, Sperry doszedł do wniosku, że corpuscallosum ma kluczowe znaczenie w łączeniu półkul z informacjami przekazywanymi przez mózg. Na przykład kot byłby w stanie odróżnić trójkąt i kwadrat za pomocą oczu z zakrzywionym ciałem modzelowatym.

biorąc pod uwagę jego wyniki u kotów, Sperry przeprowadził podobne testy zludzkimi ochotnikami, którzy mieli odcięte ciało modzelowate z powodu okoliczności zewnętrznych. Miał podobne wyniki. W swoich humantestach Sperry przez krótki czas pokazywał ochotnikom słowa.Jeśli badacz przedstawił słowo na prawe pole widzenia, lewa półkula mózgu je przetwarzała, a jeśli przedstawiała je na lewe pole widzenia, prawa półkula mózgu je przetwarzała. Jednakże, kiedy Sperry poprosił woluntariuszy, aby przypomnieli sobie słowo, które właśnie zobaczyli, wyniki tych dwóch prostych eksperymentów były bardzo różne. Żaden pacjent nie mógł zapamiętać tego słowa, Jeśli tylko je widział lewym okiem. Jednak większość pacjentów pamięta słowo, jeśli widzieli je prawym okiem. Na podstawie tych wyników Sperry doszedł do wniosku, że lewa półkula jest odpowiedzialna za prawe oko i była zdolna do mówienia, zapamiętywania i wymawiania słów, podczas gdy półkula lekka nie była w stanie tego zrobić.

pod koniec lat sześćdziesiątych Sperry przeprowadził eksperyment kontrolny, aby określić, jak dwie półkule różniły się swoją funkcją. Podczas eksperymentu Sperry poprosił ochotników, aby włożyli lewą rękę, obsługiwaną przez prawą półkulę mózgu, do pudełka wypełnionego różnymi przedmiotami, których nie mogli zobaczyć. Następnie pacjenci zobaczyli słowo, które opisywało jeden z przedmiotów w pudełku tylko lewym okiem, obsługiwanym przez półkulę. Sperry zauważył, że większość pacjentów następnie pobierała ten obiekt z pudełka, nie widząc go, ale jeśli zapytano o nazwę obiektu, nie mogli tego powiedzieć i nie wiedzieli, dlaczego trzymali ten obiekt. To doprowadziło do wniosku, że prawa półkula miała pewną zdolność rozpoznawania języka, ale brak artykulacji mowy, co oznaczało, że prawa półkula była w stanie rozpoznać lub przeczytać słowo, ale nie mogła wymówić tego słowa, więc osoba nie byłaby w stanie go powiedzieć ani wiedzieć, co to było.

w ostatniej serii eksperymentów Sperry pokazał jeden obiekt na prawe oko pacjentów, a drugi obiekt na lewe oko. Sperry poprosił ochotników, aby narysowali to, co oni narysowali tylko lewą ręką. Wszyscy pacjenci narysowali obiekt, który widzieli lewym okiem, kontrolowanym przez półkulę światła, i opisali obiekt, który widzieli prawym okiem, kontrolowanym przez lewą półkulę. Sperryconcluded that each hemispheres of the brain functionsindependently as the only brain with a severed the corpuscallosum, so the hemispheres do not communicate and they canonly exercise the functions specific to that hemisphere.

w całym swoim życiu Sperry otrzymał trzydzieści cztery nagrody, w tym Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1981 roku za badania nad rozszczepionym mózgiem. Sperry otrzymał w 1972 nagrodę California Scientists of theYear, a także w 1991 dożywotnią nagrodę American Psychological Association.

Sperry bawił się ceramiką, rzeźbami, biwakowaniem, wędkarstwem, sportem, kolekcjonowaniem skamieniałości i amerykańskim tańcem ludowym. Sperry zmarł 17 kwietnia 1994 roku w Pasadenie w Kalifornii z powodu miażdżycy bocznych, choroby neurologicznej, która obejmuje neurony odpowiedzialne za dobrowolny ruch mięśni, co osłabia funkcje ruchowe i mięśnie.