R. Douglas Fields

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
R. Douglas Fields
Zawód, zajęcie neurolog, neurobiolog, kognitywistyk
Narodowość amerykańska
Alma Mater Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley (B.A., 1975),
San Jose State University
(M.A. 1979),
Uniwersytet Kalifornijski w San Diego (Ph.D. 1985)
Uczelnia Medical School, Instytut Oceanografii Scrippsów,
Uniwersytet Stanforda,
Uniwersytet Yale’a, Uniwersytet Marylandu w College Park
Stanowisko Adjunct Professor,
Senior Investigator,
Principal Investigator
Pracodawca Narodowe Instytuty Zdrowia,
Fields Lab: Nervous System Development and Plasticity Section
Strona internetowa

R. Douglas Fields, Doug Fields – amerykański neurolog, profesor neurobiologii i nauk kognitywnych na Uniwersytecie Marylandu w College Park, kierownik Nervous System Development and Plasticity Section NICHD[a] w Narodowych Instytutach Zdrowia, badacz molekularnych mechanizmów rozwoju człowieka i funkcji systemu nerwowego, m.in. mechanizmów uczenia się i pamięci, w tym oddziaływań między neuronami i glejem, założyciel i naczelny redaktor czasopisma Neuron Glia Biology, autor popularnej książki The Other Brain: From Dementia to Schizophrenia, How New Discoveries about the Brain Are Revolutionizing Medicine and Science (2009), wydanej w Polsce jako Drugi mózg. Rewolucja w nauce i medycynie (2011).

Życiorys[edytuj | edytuj kod]

Stopień B.A. uzyskał w 1975 na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, a M.A. na Uniwersytecie Stanowym w San Jose w 1979. Pracę doktorską wykonywał na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, pracując równocześnie w Medical School (Neuroscience Department) i Instytucie Oceanografii Scrippsów (Neuroscience Group). Po doktoracie (1985) kontynuował badania na Uniwersytecie Stanforda, Uniwersytecie Yale’a i w Narodowych Instytutach Zdrowia. W 1994 otrzymał stanowisko kierownika Neurocytology and Physiology Unit NIH, a w 2001 kierownika Nervous System Development and Plasticity Section w National Institute of Child Health and Human Development (NICHD)[1]. Na Uniwersytecie Marylandu w College Park uczestniczył w Neuroscience and Cognitive Science Program jako Adjunct Professor[2]. Jest zatrudniony jako Senior Investigator NIH[3] i jako kierownik Fields Lab i Principal Investigator w Nervous System Development and Plasticity Section[4][1].

R. Douglas Fields jest założycielem i naczelnym redaktorem czasopisma Neuron Glia Biology[5] oraz konsultantem w redakcjach innych czasopism naukowych, m.in. Scientific American, Mind, Odyssey. Swoją tematykę badawczą upowszechnia publikując artykuły i książki popularnonaukowe (w tym głośna The Other Brain[2][6]) oraz uczestnicząc w programach radiowych i telewizyjnych (np. programach TEDx Hendrix College[7]). Pisze teksty do Outside Magazine, The Washington Post oraz dostępnych on-line The Huffington Post, Psychology Today i Scientific American[2][8].

Interesuje się muzyką, wspinaczką i nurkowaniem[2].

Tematyka badań[edytuj | edytuj kod]

R. Douglas Fields specjalizuje się w dyscyplinie naukowej, która powstała w latach 90. XX wieku, gdy stwierdzono, że w analizie informacji o bodźcach, docierających do centralnego układu nerwowego, biorą udział nie tylko komórki substancji szarej, lecz również (w znacznym stopniu) otaczająca je substancja białakomórki glejowe.

Substancja szara (15% masy mózgu) jest złożoną siecią dendrytów i neurytów (aksonów) – wypustek neuronów. Uważano, że przekazywanie sygnałów w tej sieci polega na przemieszczaniu się potencjału czynnościowego (iglicowego) – lokalnej elektrycznej depolaryzacji błony komórkowej – między synapsami, łączącymi poszczególne fragmenty drogi iglicy potencjału. Znaczenie komórek substancji białej (85% masy mózgu) uważano wcześniej za pomocnicze w stosunku do neuronów (np. ich „odżywianie”, synteza enzymów czynnych w procesach wytwarzania neuroprzekaźników synaptycznych, elektryczne izolowanie neurytów przez osłonki mielinowe, „sprzątanie” otoczenia neurytów i synaps). Rozwój technik badawczych, który nastąpił w drugiej połowie XX wieku, umożliwił wykazanie, że różnorodne komórki glejowe (zob. m.in. astrocyty, oligodendrocyty, wyściółka, komórki satelitarne, komórki Schwanna) odgrywają znacznie bardziej istotną rolę w przekazywaniu i gromadzeniu informacji. Powstały hipotezy, że rola istoty białej w kształtowaniu inteligencji jest większa od roli istoty szarej (zob. np. mózg Alberta Einsteina – badania Marian C. Diamond i in.). Przedmiotem intensywnych badań w wielu ośrodkach naukowych stały się mechanizmy przekazywania informacji z pominięciem neuronów (mechanizm „nieelektryczny”), odczytywania i zapamiętywania elektrycznej aktywności neuronów lub regulowania aktywności synaps przez glej. Oczekuje się, że postęp w tej dziedzinie ułatwi leczenie części chorób psychicznych i neurologicznych, pozwoli znaleźć skuteczne metody kuracji po urazach mózgu, np. powodujących paraliż[2][6].

R. Douglas Fields jest uznawany za autorytet w tej dyscyplinie naukowej[2].

1
Neuron z osłonką aksonu (nie pokazano innych komórek substancji białej)
Astrocyty kory mózgowej żywej myszy, zobrazowane z użyciem GFP

Publikacje naukowe[edytuj | edytuj kod]

Jest autorem ponad 150 publikacji naukowych. Na stronie internetowej Fields Lab (NIH) wymieniono prace (autorstwo i współautorstwo)[9]:

  • 2001 – Imaging nervous system activity,
  • 2002 – Adenosine: a neuron-glial transmitter promoting myelination in the CNS in response to action potentials,
  • 2002 – New insights into neuron-glia communication,
  • 2002 – Regulation of the cell cycle in normal and pathological glia,
  • 2002 – Somatic action potentials are sufficient for late-phase LTP-related cell signaling,
  • 2003 – Patterned electrical activity modulates sodium channel expression in sensory neurons,
  • 2004 – Adenosine: an activity-dependent axonal signal regulating MAP kinase and proliferation in developing Schwann cells,
  • 2004 – Extracellular calcium depletion in synaptic transmission,
  • 2004 – The other half of the brain,
  • 2004 – Transcriptional profiling in an MPNST-derived cell line and normal human Schwann cells,
  • 2004 – Volume transmission in activity-dependent regulation of myelinating glia,
  • 2005 – Gene expression in the conversion of early-phase to late-phase long-term potentiation,
  • 2005 – Making memories stick,
  • 2005 – Myelination: an overlooked mechanism of synaptic plasticity?,
  • 2005 – Neuroscience. The neuron doctrine, redux,
  • 2005 – Temporal integration of intracellular Ca2+ signaling networks in regulating gene expression by action potentials,
  • 2006 – Astrocytes promote myelination in response to electrical impulses,
  • 2006 – CaMKII inactivation by extracellular Ca2+ depletion in dorsal root ganglion neurons,
  • 2006 – Immune system evasion by peripheral nerve sheath tumor,
  • 2006 – Nerve impulses regulate myelination through purinergic signalling,
  • 2006 – Purinergic signalling in neuron-glia interactions,
  • 2007 – Extracellular ATP in activity-dependent remodeling of the neuromuscular junction,
  • 2008 – Activity-dependent neuron-glial signaling by ATP and leukemia-inhibitory factor promotes hippocampal glial cell development,
  • 2008 – Oligodendrocytes changing the rules: action potentials in glia and oligodendrocytes controlling action potentials,
  • 2008 – White matter in learning, cognition and psychiatric disorders,
  • 2008 – White matter matters,
  • 2009 – Leukemia inhibitory factor regulates the timing of oligodendrocyte development and myelination in the postnatal optic nerve,
  • 2009 – New culprits in chronic pain,
  • 2009 – Regulation of myelin genes implicated in psychiatric disorders by functional activity in axons,
  • 2010 – Central role of glia in disease research,
  • 2010 – Cortical white matter: beyond the pale remarks, main conclusions and discussion,
  • 2010 – Neuroscience. Change in the brain's white matter,
  • 2010 – Nonsynaptic communication through ATP release from volume-activated anion channels in axons,
  • 2010 – Visualizing calcium signaling in astrocytes,
  • 2011 – Control of local protein synthesis and initial events in myelination by action potentials,
  • 2011 – Imaging learning: the search for a memory trace. Neuroscientist,
  • 2011 – Imaging single photons and intrinsic optical signals for studies of vesicular and non-vesicular ATP release from axons,
  • 2011 – Metallothionein promotes regenerative axonal sprouting of dorsal root ganglion neurons after physical axotomy,
  • 2011 – MicroRNA regulation of homeostatic synaptic plasticity,
  • 2011 – Nonsynaptic and nonvesicular ATP release from neurons and relevance to neuron-glia signaling,
  • 2011 – Phenotypic changes, signaling pathway, and functional correlates of GPR17-expressing neural precursor cells during oligodendrocyte differentiation,
  • 2012 – Gap junction communication in myelinating glia,
  • 2012 – Signaling by neuronal swelling,
  • 2012 – Plasticity in gray and white: neuroimaging changes in brain structure during learning[10],
  • 2014 – Glial Biology in Learning and Cognition[11],
  • 2015 – Nonsynaptic junctions on myelinating glia promote preferential myelination of electrically active axons[12]
  • 2016 – Why We Snap: Understanding the Rage Circuit in Your Brain[13]
  • 2017 – Gene networks activated by specific patterns of action potentials in dorsal root ganglia neurons[14]

Artykuł New Insights into Neuron-Glia Communication (Science 2002), opracowany wspólnie z Beth Stevens-Graham, był do roku 2013 cytowany przez innych autorów 675 razy[15].

Drugi mózg. Rewolucja w nauce i medycynie[edytuj | edytuj kod]

W pierwszym rozdziale popularnonaukowej książki The Other Brain: From Dementia to Schizophrenia, How New Discoveries about the Brain Are Revolutionizing Medicine and Science (Simon and Schuster 2009), wydanej w Polsce jako Drugi mózg. Rewolucja w nauce i medycynie (Prószyński Media, 2011) R. Douglas Field wspomina m.in. chwilę, gdy – wraz z Beth Stevens[b] – po raz pierwszy doświadczalnie potwierdził w laboratorium, że komórki Schwanna komunikują się z neuronami[6][16]:

Poprosiłem Beth Stevens, […] aby do hodowli neuronów DRG dodała komórki glejowe. Typ komórek, które dodaliśmy, nosi nazwę komórek Schwanna. […] Neurony RDG[c] oraz komórki Schwanna były ciemnoniebieskie, co oznaczało niewielką zawartość wapnia w ich wnętrzu. W chwili, gdy przekręciłem przełącznik, aby pobudzić neurony, zmieniły one stopniowo barwę z niebieskiej na zieloną, a później na czerwoną i na białą, co wskazywało na napływ wapnia do ich cytoplazmy. Komórki Schwanna niemające zdolności wytwarzania impulsu ani wykrywania słabego wstrząsu elektrycznego, który powoduje wyładowania w neuronach, pozostały niebieskie. Następnie po piętnastu długich sekundach rozczarowania Beth i ja zauważyliśmy z zachwytem, że komórki Schwanna zapalają się nagle, jak świąteczna choinka. […] Komórki glejowe, uważane przez lata za niewiele więcej niż bąbelkowa folia, w którą opakowano mózg, były wtajemniczone w informacje przekazywane między neuronami. […] W jaki sposób […]? A co ważniejsze, dlaczego?

Autor Drugiego mózgu opisuje nie tylko własne przeżycia, związane z badaniami wykonywanymi wraz ze współpracownikami. Książka jest historią wszystkich kolejnych etapów rozwoju dyscypliny, od odkrycia komórek glejowych po najnowsze osiągnięcia współczesnych neurobiologów. Zawiera obszerny wykaz bogatych specjalistycznych źródeł (dla każdego z rozdziałów) oraz słowniczek podstawowych pojęć[6].

Spis treści[6]
Część I – Odkrywamy drugi mózg
Rozdział 1. Bąbelkowa folia czy błyszczący klej?
Rozdział 2. Spojrzenie w głąb mózgu: budowa komórkowa mózgu
Rozdział 3. Transmisja z drugiego mózgu: komórki glejowe znają i kontrolują twój umysł
Część II – Komórki glejowe w zdrowiu i chorobie
Rozdział 4. Guz mózgu: prawie nic wspólnego z neuronami
Rozdział 5. Urazy mózgu i rdzenia kręgowego
Rozdział 6. Neuroinfekcje
Rozdział 7. Zdrowie psychiczne: komórki glejowe, cisi współwinni chorób psychicznych
Rozdział 8. Choroby neurodegeneracyjne
Rozdział 9. Komórki glejowe i ból: błogosławieństwo i przekleństwo
Rozdział 10. Komórki glejowe i uzależnienie
Rozdział 11. Matka i dziecko
Rozdział 12. Starzenie się: komórki glejowe wściekle walczą z gasnącym światłem
Część III – Komórki glejowe w myślach i pamięci
Rozdział 13. Umysł drugiego mózgu: komórki glejowe kontrolują umysł świadomy i nieświadomy
Rozdział 14. Pamięć i moc mózgu ponad neuronami
Rozdział 15. Myślenie ponad synapsami
Rozdział 16. Ku przyszłości: nowy mózg

Życie osobiste[edytuj | edytuj kod]

R. Douglas Fields jest synem Marjorie i Richarda. Ojciec, inżynier elektryk, przekazał mu zainteresowanie nauką, a matka – literaturą. Ma brata Kyle'a i siostrę Peggy. Z żoną, Melanie, ma dwie córki, Morgan i Kelly, oraz syna Dylana[6].

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. NICHD – National Institute of Child Health and Human Development (Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development), sekcja Rozwoju Układu Nerwowego i Plastyczności w Narodowym Instytucie Zdrowia Dziecka i Rozwoju Człowieka.
  2. Współautorka artykułu New Insights into Neuron-Glia Communication (Science 2002), Beth Stevens, była wówczas laborantką R.D. Fields'a. W następnych latach skończyła studia na jego wydziale, a przed ukazaniem się The Other Brain została mianowana profesorem Harvard University.
  3. DRG (dorsal root ganglia) – neurony zwojów korzenia grzbietowego nerwu rdzeniowego (więcej nt. RDG – zob. np. przypisy, artykuł Rui Liu i współpracowników).

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b R. Douglas Fields (ang.). W: Psychology Today > Experts [on-line]. www.psychologytoday.com. [dostęp 2013-12-25].
  2. a b c d e f The Other Brain > About the author (ang.). W: Strona internetowa The Other Brain, by R. Douglas Fields, Ph. D. [on-line]. [dostęp 2013-12-26].
  3. R. Douglas Fields, Ph.D., Senior Investigator (ang.). W: Strona internetowa Neuroscience & NIH [on-line]. neuroscience.nih.gov. [dostęp 2013-12-25].
  4. Biography (ang.). W: NIH > Douglas Fields Lab: Nervous System Development and Plasticity Section [on-line]. science.nichd.nih.gov. [dostęp 2013-12-25].
  5. Ed. R. Douglas Fields, National Institutes of Health, Bethesda, USA: Neuron Glia Biology, ISSN 1740-925X (ang.). W: Cambridge Journals Online [on-line]. Publisher Cambridge University Press. [dostęp 2013-12-26].
  6. a b c d e f R. Douglas Fields (tłumaczenie: Katarzyna Dzięcioł) (pol.). W: www.proszynski.pl [on-line]. [dostęp 2013-12-26]. (Drugi mózg. Rewolucja w nauce i medycynie, ​ISBN 978-83-7648-649-9​, wyd. 15.03.2011)
  7. Doug Fields: The Other Brain (ang.). W: TEDxHendrixCollege [on-line]. 2011. [dostęp 2013-12-26].
  8. Brain Science Podcast (ang.). W: Interview with Neuroscientist, R. Douglas Fields, PhD, Author of The Other Brain: From Dementia to Schizophrenia, How New Discoveries about the Brain Are Revolutionizing Medicine and Science [on-line]. Copyright Virginia Campbell, May 12, 2010. [dostęp 2013-12-25].
  9. Publications (ang.). W: Strona internetowa Fields Lab: Nervous System Development and Plasticity Section [on-line]. [dostęp 2013-12-25].
  10. Robert J Zatorre, R. Douglas Fields, Heidi Johansen-Berg. Plasticity in gray and white: neuroimaging changes in brain structure during learning. „Nature Neuroscience”. 15 (4), s. 528-536, April 2012. Nature America. ISSN 1546-1726 (ang.). 
  11. R. Douglas Fields, Alfonso Araque , Heidi Johansen-Berg , Soo-Siang Lim , Gary Lynch , Klaus-Armin Nave6 , Maiken Nedergaard, Ray Perez , Terrence Sejnowski, Hiroaki Wake. Glial Biology in Learning and Cognition. „The Neuroscientist”, s. 426–431, 2014. SAGE Publications. DOI: 10.1177/1073858413504465. ISSN 1073-8584 (ang.). 
  12. Wake H, Ortiz FC, Woo DH, Lee PR, Angulo MC, Fields RD.. Nonsynaptic junctions on myelinating glia promote preferential myelination of electrically active axons. „Nature Communications”, 2015 Aug 4. Nature Publishing Group. DOI: 10.1038/ncomms8844. ISSN 2041-1723 (ang.). 
  13. R. Douglas Fields: Why We Snap: Understanding the Rage Circuit in Your Brain. Dutton, January 12th 2016. ISBN 978-0525954835.
  14. Lee PR, Cohen JE, Iacobas DA, Iacobas S, Fields RD. Gene networks activated by specific patterns of action potentials in dorsal root ganglia neurons. „Scientific Reports”, 2017. Nature Publishing Group. DOI: 10.1038/srep43765. ISSN 2045-2322 (ang.). 
  15. R. Douglas Fields, Beth Stevens-Graham: New Insights into Neuron-Glia Communication (ang.). W: Science 298(5593) [on-line]. www.ncbi.nlm.nih.gov, 2002, October 18. s. 556–562. [dostęp 2013-12-26].
  16. Rui Liu, Gou Lin, Hanpeng Xu: An Efficient Method for Dorsal Root Ganglia Neurons Purification with a One-Time Anti-Mitotic Reagent Treatment (ang.). W: PLOS ONE Journal Information DOI: 10.1371/journal.pone.0060558 [on-line]. April 02, 2013. [dostęp 2016-02-03].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]