Embryoprojektet Encyclopedia

Roger Wolcott Sperry studerade nervsystemets funktion i USA under det tjugonde århundradet. Han studerade delade hjärnmönster hos katter och människor som härrör från att separera hjärnans tvåhemisfärer efter att ha klippt corpus callosum, bronmellan hjärnans två hemisfärer. Han fann att efter separeringkorpus callosum kunde de två hemisfärerna i hjärnan intekommunicera och de utförde funktioner som om den andra halvkärmenexisterade inte. Sperry studerade också optisk nervregenerering och utvecklade kemoaffinitetshypotesen. Kemoaffinityhypotesen uppgav att axoner, den långa fiberliknande delen av neuroner,ansluter till sina målceller genom speciella kemiska markörer. Det utmanade den tidigare accepterade resonansprincipen för neuronalanslutning. 1981 tilldelades Sperry Nobelpriset i fysiologi ellermedicin tillsammans med David Hubel och Torsten Wiesel.

Sperry föddes den 20 augusti 1913 i Hartford, Connecticut, till Florens KraemerSperry och Francis Bushnell Sperry. Han hade en yngre bror,Russel Loomis. Sperrys far var bankir och hans mor var abusiness student. Vid elva års ålder dog Sperrys far och hans mor blev biträdande rektor på en gymnasium för att ekonomiskt stödja familjen.Under sin gymnasiekarriär deltog Sperry i multiplevarity sport. Efter examen gymnasiet fick han ett fyraårigt Miller academic scholarshipto Oberlin College i Oberlin, Ohio. På Oberlin, Sperry huvudämne iEngelska och deltog i atletiska aktiviteter, examen 1935 med en kandidatexamen. Sperry deltog i Oberlin College forgraduate school också, där han studerade psykologi. Sperry ficken magisterexamen i psykologi 1937, efter att ha undersökt hjärnstruktur och beteende under Raymond HerbertStetson, som studerade tal -, motor-och färdighetsrörelse.

efter examen från Oberlin med sin magisterexamen ändrade Sperry sitt fokus från humaniora till vetenskap och förberedde sig för adoctoral program i zoologi. År 1938 studerade han vid University ofChicago i Chicago, Illinois, där han arbetade med Paul Alfred Weiss, som forskadeneurala anslutningar och högre hjärnfunktioner. Under arbetet medweiss studerade Sperry det kirurgiska utbytet av nerver i bakbenen hos råttor. I denna process är huvudnerven frånhöger lem avlägsnades kirurgiskt och fästs på vänster lem, eller vice versa. Sedan Sperryshockade en av bakbenen med elektricitet och registrerade vilkenlemb lyfte upp som reaktion på stimulansen. Efter upprepade experiment märkte Sperry att råttorna aldrig lyfte lemmen som blev chockad, och istället lyfte de motsatt lemmen där han hade fäst motornerven. Till exempel, närhelst den högra bakbenen var chockad, lyfte den vänstra bakbenen och vice versa. Det hände var att den högra bakbenen hade nervenfrån vänster bakben och den vänstra bakbenen hade nerven från höger bakben. Råttorna lyfte inte rätt lem, ingen frågahur många gånger de var chockade, och de kunde inte lära sig och anpassa sig till den nya positionen hos motornerven. Sperry drog slutsatsen att motornervfunktionen inte kunde anpassas och var medfödd, vilket innebar attdäggdjuret föddes med den angivna funktionen för varje motornervoch det kunde inte justeras.

1941 mottog Sperry apostdoktoralt stipendium i Karl Spencer Lashleys laboratorium atHarvard University i Cambridge, Massachusetts, där han utfördeflera experiment som gav data för utveckling avhemoaffinitetshypotesen. Bara ett år senare följde Sperry sinmentor Lashley till Orange Park, Florida, för att fortsätta sin forskning i ett område isolerat från andra världskriget. under den tiden studerade Sperryanuraner, en order avamfibier inklusive grodor. Han utförde flera experiment pågrodor genom att rotera ögonen och avskilja den optiska nerven, vilkennormalt transporterar den visuella informationen från näthinnan i ögatill hjärnan för analys.

efter Sperrys ministrationer såg grodorna världen som upp och ner och deras känsla av höger och vänsterreversed. Han fann att oavsett hur mycket tid som passerade,kunde grodorna inte bearbeta den visuella informationennormalt och deras vision var permanent inverserad. Detbetyder att de optiska nervfibrerna växte tillbaka till exakt samma ursprungspunkt som före operationen och inte anpassade sig tillögonrotation. Hans optiska nervregenerationforskning hos grodor hjälpte Sperry att utveckla sin kemoaffinityhypotes. 1946 återvände Sperry till University of Chicago, där han blev assistentprofessor. 1949 gifte sig Sperry med Norma Gay Deupree. De hade två barn, en son Glenn Michael 1953 och en dotterjaneth Hope 1963.

nästan tio år efter hansursprungliga experiment med grodor 1951, vid universitetet iChicago, föreslog Sperry en ny ide för att förklaraanslutning av neuroner, kemoaffinitetshypotesen. Dennervsystemet består av två delar, det centrala nervsystemetsystemet och det perifera nervsystemet. Hjärnan ochryggraden centrala utgör centrala nervsystemet medandet perifera nervsystemet hänvisar till nerverna som spänner överhela kroppen.

vid den tiden upprätthöll forskare att axonerna under nervsystemets utveckling har en specifik frekvens som känns igen av en målcell och anpassar sig till den specifika målcellen. Som ett resultat var anslutningarna mellan axonerna och deras målceller inte specifika, och varje axon kunde leverera vilken målcell som helst om den trycktes in i dess riktning. Däremot föreslog Sperry att axoner kände igenkemiska signaler som produceras av deras målceller, vilket specificerade exakt vilka celler axonerna kunde binda. Under Sperrys kemoaffinitetshypotes kan varje axon inom den optiska nerven bara binda till sina ursprungliga målcellerdefinieras under embryonal utveckling. Därför, om det skärs, nervfibrerväxa tillbaka till sina ursprungliga fästplatser. Denkemoaffinitetshypotesen avvisade den tidigare föreslagnaresonanshypotesen som Weisshad introducerade, vilket förutspådde att nervanslutningarnagjord under utveckling var ospecifik och slumpmässig.

Sperry använde kemoaffinitetshypotesen för att definiera alla anslutningar av nerverna från hjärnan till deras målceller och han uppgav att axoner fäster vid sina målceller genom en specificerad unik kemisk markör. Sperry visadeatt nervanslutningarna var cellspecifika och därmed en gånganslutningar bildade mellan målcellen och axonunder embryonal utveckling kunde dess funktion och fästningsområde inte förändras. Först visste han inte vadstyrde en axons specificitet till sin målcell, mensperry antog att det var en enkel kemisk markörunik för varje cell.

Sperry föreslog också attdiagrammet för nervanslutningen i kroppen bestämd avgenotypen och de kemiska tillverkarna utvecklas under cellulärdifferentiering, vilket leder axoner till deras respektivamål. Följaktligen var varje axon förutbestämd att anslutatill sin målcell ensam under utveckling av genotypen, vilket är samlingen av alla gener av ett däggdjur. Det var en ny uppfattning att många forskare studerade på djupet ochså småningom accepterade det vetenskapliga samfundet teorin attkemisk koppling av axoner till sina målceller. Med hischemoaffinity hypotesforskning föreslog Sperry en nyförståelse för nervanslutningar i människokroppen.

ett annat område av Sperrys forskning var funktionellspecialisering av hjärnans hemisfärer hos däggdjur. 1954 flyttade Sperry till Pasadena, Kalifornien, där han arbetade på CaliforniaInstitute of Technology, eller Caltech, i Pasadena, California.At tiden, proceduren för att skära corpus callosum, ellerbroen mellan vänster och höger halvklot avhjärnan, blev ett behandlingsalternativ för epilepsi. Epilepsi är entillstånd som orsakar slumpmässiga anfall. I det förfarandet skulle forskningsläkare skära corpus callosum för att förhindra att de elektriska impulserna sprids från en halvklot till den andra. Efter att ha haft denna operation kunde individer med epilepsi leda normala livoch utföra de flesta uppgifter utan problem, vilket orsakade Sperryatt ifrågasätta funktionen av corpus callosum, med tanke på attatt se det hade ingen uppenbar effekt.

på 1950-talet ochtidigt 1960-talet genomförde Sperry ursprungligen split-brain Research på katter för att efterlikna hjärnan hos en epilepsipatient efterkirurgisk ingrepp. Hjärnan har två hemisfärer, var och enansvarig för motsatt sida av kroppen. Högerhalvklotet styr kroppens vänstra sida och vänsterhalvklotet styr kroppens högra sida. Sperry börjadehans experiment för att bestämma funktionen hos corpuscallosum genom att skära corpus callosum och optiska nerverfrån båda ögonen hos katter. Efter proceduren lärde hankatter att skilja en kvadrat från en triangel med sitt vänstra öga, medan det högra ögat var täckt och skilja atriangle från en fyrkant med sitt högra öga medan vänsterögat var täckt. Det fick katterna att komma ihåg enscenario med ett öga och ett annat scenario med det andraöga. Senare, beroende på vilket öga som täcktes, katternakunde antingen skilja en kvadrat från en triangel eller atriangel från en kvadrat. Det innebar att katterna kom ihågtvå olika händelser med två olika halvklot, vilkafungerade som helt separerade helt från varandra. Eftersom katterna bara kunde skilja formerna somtvå separata scenarier, Sperry drog slutsatsen att corpuscallosum var avgörande för att ansluta hemisfärerna tillförstå information av hjärnan. Till exempel katternaskulle kunna skilja triangeln och torget medbåda ögonen med en in-tacked corpus callosum.

Givethans resultat hos katter utförde Sperry liknande tester medmänskliga frivilliga som hade en avbruten corpus callosum på grund av yttre omständigheter. Han hade liknande resultat. I sina mänskliga tester visade Sperry volontärernas ord under en kort period.Om forskaren presenterade ordet till det högra fältet avvy, den vänstra halvklotet i hjärnan behandlade det och ompresenteras till vänster synfält, den högra halvklotet avhjärnan behandlade den. Men när Sperry frågade frivilliga att komma ihåg det ord som de just hade sett, resultaten från dessa två enkla experiment var mycket olika. Ingen patient kunde komma ihåg ordet om de barasåg det med sitt vänstra öga. Men de flesta patienter kom ihågordet om de såg det med sitt högra öga. Från dessa resultat drog Sperry slutsatsen att den vänstra halvklotet äransvarig för det högra ögat och kunde talartikulering, komma ihåg och uttala ord, medan den högra halvklotet inte kunde göra det.

i slutet av 1960-talet utförde Sperry ett uppföljningsexperiment för att bestämmahur de två halvkärmarna skilde sig åt i sin funktion. Underexperimentet bad Sperry volontärerna att sätta sin vänstra hand, som drivs av hjärnans högra halvklot, i en lådafylld med olika föremål som de inte kunde se. Därefter såg patienterna ett ord som beskrev en avobjekt i rutan med endast vänster öga, som drivs avhöger halvklot. Sperry noterade att de flesta patienter sedan plockade upp det objektet från lådan utan att se det, men om de frågasför objektets namn kunde de inte säga det och de visste inte varför de höll det objektet. Det ledSperry att dra slutsatsen att den högra halvklotet hade någonspråkigenkänningsförmåga, men ingen talartikulering,vilket innebar att den högra halvklotet kunde känna igeneller läsa ett ord, men det kunde inte uttala det ordet, så personen skulle inte kunna säga det eller veta vad det var.

i den sista serien av experiment visade Sperry ett föremål för patientens högra öga och ett annat föremål för deras vänstra öga. Sperry bad volontärerna att rita vad desåg bara med sin vänstra hand. Alla patienter ritade objektet som de såg med sitt vänstra öga, kontrollerat avhöger halvklot, och beskrev objektet som de såg med sitt högra öga, kontrollerat av vänstra halvklotet. Sperryslutsatsen att varje hemisfärer i hjärnan fungerarsjälvständigt som den enda hjärnan med en avskuren corpuscallosum, så halvkärmarna kommunicerar inte och de kan bara utföra de funktioner som är specifika för den halvklotet.

under hela sin livstid fick Sperry trettiofyra olika utmärkelser, inklusive Nobelpriset 1981 ifysiologi eller medicin för hans split-brain research inhumans. Sperry fick 1972 California Scientists of theYear award, liksom 1991 Lifetime Award från American Psychological Association.

Sperry njöt avkeramik, skulpturer, camping, fiske, sport, samlingovanliga fossiler och amerikansk folkdans. Sperry dog den 17april 1994, i Pasadena, Kalifornien, från amyotrofisk lateralskleros, en neurologisk sjukdom som involverar neuroneransvarig för frivillig muskelrörelse, vilket försvagarmotorfunktion och muskler.