Arnolda Scheibela

Arnolda Bernarda Scheibela
Urodzić się	( 18.01.1923 ) 18 stycznia 1923
Zmarł	3 kwietnia 2017 ( w wieku 94) ( 03.04.2017 ) Oakland w Kalifornii
Narodowość	amerykański
Edukacja	Uniwersytet Columbia ( licencjat , doktor medycyny )
zawód (-y)	Neurobiolog, profesor
Organizacja	Dyrektor Instytutu Badań nad Mózgiem na UCLA
Małżonek (małżonkowie)	Mila Scheibel, Marian Diament

Arnold Bernard Scheibel (18 stycznia 1923 - 3 kwietnia 2017) był amerykańskim neurologiem , profesorem psychiatrii i neuroanatomii oraz byłym dyrektorem Instytutu Badań Mózgu na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles . Jest dobrze znany ze swoich badań dotyczących anatomii rdzenia kręgowego , pnia mózgu i kory mózgowej . Wprowadził koncepcję modułowej organizacji układu nerwowego . Jego badania Golgiego ludzkiej tkanki mózgowej poszerzyły wiedzę o naturze zmian neuronalnych w starczych chorobach mózgu iw schizofrenii . Wykazał korelacje między ludzką aktywnością poznawczą a zmianami strukturalnymi, a także podkreślił rolę plastyczności w żywym reaktywnym mózgu”.

Wczesne lata

Scheibel był jedynym synem Ethel i Williama Scheibelów. Urodził się 18 stycznia 1923 roku i wychował na Manhattanie i Bronksie. Jego matka, Ethel, pochodziła ze starych południowych Niemiec , podczas gdy jego ojciec, William, pochodził ze starych Austro-Węgier . Kiedy Scheibel miał 5 lat, jego ciotka zmarła przy porodzie, pozostawiając swojego nowo narodzonego syna Miltona, który miał być wychowywany przez rodziców. Jego kuzyn Milton stał się „pod każdym względem [jego] bratem”. Milton został ekonomistą i pracował w Waszyngtonie jako zastępca sekretarza wykonawczego ds. Obrony w kilku administracjach. Chociaż jego ojciec był kierownikiem ds. reklamy i sprzedaży, Scheibel przypisuje mu zdolności artystyczne, które były kluczowe dla jego wielu szczegółowych rysunków neuropilu. Chociaż jego matka nie ukończyła formalnego wykształcenia, była znakomitą pianistką i zapaloną czytelniczką. Chociaż jego rodziców różniło wiele, oboje podkreślali znaczenie edukacji dla swoich dzieci. Wychowany jako „dziecko depresji”, jego konserwatywne nawyki wydawania pieniędzy utrzymywały się przez całe życie.

Jedną z jego ulubionych książek w dzieciństwie był „ The Mysterious Universe” autorstwa Sir Jamesa Jeansa , a Pictured Encyclopedia Comptona była jego „biblią” przez kilka lat. Dorastając, rodzice nie zachęcali do uprawiania sportów na świeżym powietrzu, uważając, że „zabawa najlepiej nieco haniebny sposób na zrobienie niezbędnej przerwy od sensownej pracy”. Biorąc pod uwagę to wychowanie, ukończenie Columbia College zależało od tego, czy nauczy się pływać (było to wówczas wymogiem).

Scheibel zdobył stypendium do gimnazjum-liceum Horrace Mann , ale nie lubił lekcji biologii w szkole średniej. Jako główny kierunek sztuk wyzwolonych w Columbia College wziął udział w krótkiej sekwencji naukowej. To tutaj zaczął zdawać sobie sprawę, że „badanie żywych istot było bardziej interesujące, niż [on] mógł się domyślić”.

Kiedy w 1941 roku doszło do ataku na Pearl Harbor , Scheibel i jego koledzy z klasy zaczęli bardziej interesować się tym, jak ich przyszłe kariery mogą mieć znaczenie dla działań wojennych (nie wiedzieli, jak długo to potrwa). Medycyna wydawała mu się najlepszym sposobem na połączenie rosnącego zainteresowania biologią z przydatną karierą. W kwietniu 1943 roku Scheibel został przyjęty do Kolegium Lekarzy i Chirurgów Uniwersytetu Columbia.

Szkoła Medyczna

Po rozpoczęciu studiów medycznych w Columbia University College of Physicians and Surgeons Scheibel i jego koledzy z klasy otrzymali możliwość wstąpienia do armii lub marynarki wojennej w zamian za pomoc finansową na ich naukę. Scheibel przyjął ofertę, która wymagała co najmniej 2 lat służby po przeszkoleniu medycznym.

Niezadowolony z zakresu neurologii w swojej szkole z powodu braku lekarzy do edukacji spowodowanego wymaganiami II wojny światowej, Scheibel, jak na ironię, zdecydował, że nie będzie specjalizował się w specjalizacji obejmującej jakiekolwiek „struktury powyżej szyi”. Ucząc się medycyny klinicznej pod okiem renomowanego wydziału, zauważył, że lekarze wydawali się „oddaleni i niedostępni i dalecy od reprezentowania ludzkiego elementu, którego [on] oczekiwał”. To wspomnienie z jego szkolenia wpłynęło na to, jak Scheibel będzie traktował pacjentów i studentów w przyszłości.

Odbył 15-miesięczny staż w starym szpitalu Mount Sinai w Nowym Jorku . To tutaj zetknął się z pracą wykonywaną przez psychoanalitycznie wyszkolonych psychiatrów i opisał to jako „doświadczenie otwierające oczy”, które skłoniło go do rozważenia psychiatrii zamiast kardiologii jako swojej przyszłej specjalizacji. W czerwcu 1947 roku rozpoczął rezydenturę w nowej Służbie Psychiatrycznej w Barnes and McMillan Hospitals of Washington University w St. Louis , a jego „schemat życia zmienił się na zawsze”.

Życie w San Antonio

Scheibel spędził dwa lata czynnej służby w Korpusie Medycznym Armii Stanów Zjednoczonych w Brooke General Hospital w San Antonio . To tutaj poznał i poślubił swoją pierwszą żonę Milę.

W San Antonio miał przygodę z psychiatrią dziecięcą, kiedy nieoczekiwanie został mianowany oficerem medycznym odpowiedzialnym za pierwszą klinikę poradnictwa dziecięcego w wojskowym szpitalu ogólnym. Chociaż nie miał wcześniejszego doświadczenia w tej dziedzinie, zanim opuścił Teksas, stał się lokalnym autorytetem w tej dziedzinie. Został nawet poproszony przez Hogg Foundation o otwarcie poradni dziecięcej w Austin, ale odmówił.

Ale nadal miał niespokojne uczucie, że to, co robi, nie jest do końca obecne lub spełnione. Czuł, że czegoś mu brakuje i dopiero po spotkaniu z Warrenem McCullochem w Chicago odnowiło się jego podekscytowanie.

Życie w Chicago

W czerwcu 1950 roku Arne i Mila Scheibel wyruszyli do Chicago, aby pracować w laboratorium Warrena Mcullocha w Illinois Psychiatric Institute. To tutaj zapoznał się z techniką Golgiego i tym samym zainteresował się neurohistologią.

Po tym, jak Horace Magoun został kierownikiem katedry anatomii na wydziale medycyny UCLA, pozostawił po sobie nowe koncepcje dotyczące roli rdzenia siatkowatego, jako kontroli pobudliwości korowej oraz mechanizmów rdzeniowych. Jednak niewiele było wiadomo o jego wewnętrznej strukturze i powiązaniach. Tak więc w swoim pierwszym neurofizjologicznym projekcie badawczym Scheibel przyjrzał się formacji siatkowatej pnia mózgu za pomocą barwienia Golgiego. Myślał o tej metodzie jako o „rodzaju połączenia nauki i sztuki” i „nie znał żadnego podniecenia i satysfakcji, jakie daje metoda Golgiego”. Nic więc dziwnego, że wspominał ten czas jako „najprzyjemniejszy z [jego] lat badawczych”.

Ponieważ metoda Golgiego szybko traci swoją czułość wraz z rozwojem mieliny , jest najbardziej skuteczna w tkankach młodych zwierząt. W związku z tym większość plam Golgiego Scheibela wykonano z mózgów zwierząt w wieku od 10 dni do 2 tygodni życia.

Gerhard Von Bonin i Percival Bailey należeli wówczas do wybitnych wykładowców pracujących w Illinois Neuropsychiatric Institute.

Podczas pierwszego roku w Chicago u jego żony, Mila, zdiagnozowano poliomyelitis, co skłoniło ich do przeniesienia się do cieplejszego klimatu.

Życie w Memphis

W Centrum Medycznym Uniwersytetu Tennessee w Memphis, Scheibel zapewnił sobie wspólne spotkanie na wydziałach Psychiatrii i Anatomii, a Mila i on otrzymali własne laboratorium. Scheibel spędzał poranki pracując na oddziale psychiatrycznym, a popołudnia i wieczory spędzał z Milą w laboratorium.

Ich pierwszy wspólny artykuł dotyczył włókien pnących móżdżku, opisując włókno pnące poboczne do dużej komórki Golgiego typu II móżdżku, później ukuł nazwę „zabezpieczenie Scheibela”. Stwierdzono również, że te zabezpieczenia rozciągają się na komórki gwiaździste i koszykowe, co rozszerzyło wpływ wkładu włókien pnących na układy hamujące kory móżdżku (Scheibel i Scheibel, 1954)

Drugi artykuł dotyczył dolnej oliwki (Scheibel i Scheibel, 1955). Badania te były podstawą do uzyskania tytułu magistra anatomii na Uniwersytecie Illinois , przyznanego mu w 1953 roku.

Za granicą

Po otrzymaniu stypendium Guggenheima w 1953 roku Scheibel udał się do Pizy , aby pracować z Guiseppe Moruzzim. Jego projekt, we współpracy z Amilcare Mollica, polegał na scharakteryzowaniu danych wejściowych w komórkach siatkowatych pnia mózgu przy użyciu technik rejestracji mikroelektrod zewnątrzkomórkowych.

Odkryli, że każdy neuron siatkowaty był centrum szeroko rozpowszechnionego zbieżnego wzorca idiosynkratycznych danych wejściowych, pochodzących z wstępujących systemów czuciowych, neuronów pnia mózgu i móżdżku oraz kory mózgowej (Scheibel, Scheibel, Moruzzi, Mollica 1956).

Życie w Kalifornii

Na UCLA Scheibel miał wspólne spotkania na wydziałach neurobiologii i psychiatrii.

Po przeprowadzce do UCLA Scheibel zaczął ustalać główne cechy neuronów formacji siatkowatej . Był zaskoczony aksonalną organizacją dużych komórek siatkowatych, ponieważ niektóre miały rozwidlające się aksony wystające zarówno do rdzenia kręgowego , jak i do międzymózgowia . Kolejną niespodzianką był ekstremalny stopień ściśnięcia dziobowo-ogoniastego dendrytycznych neuronów siatkowatych (Scheibel i Scheibel, 1958). Ponieważ ta organizacja przypominała stos żetonów do pokera, odkrycia te ostatecznie dały początek koncepcji modułów w układzie nerwowym.

Scheibel zaczął przechodzić od anatomii do fizjologii i wykorzystał kocięta po urodzeniu jako model do badania korowych i podkorowych rytmów elektrycznych. Badania te wykazały, że poszczególne neurony siatkowate szybko przyzwyczajały się do znajomego sygnału powtarzającej się stymulacji. Scheibel mógł powiedzieć, że ta obserwacja nie była spowodowana zwykłym zmęczeniem, ponieważ zauważył również, że niewielka zmiana sygnału wejściowego przywracała pierwotną intensywność, a zatem było jasne, że te neurony siatkowate były pobudzane przez nowość i wyłączane przez znajome (Scheibel i Scheibel, 1965a). Ponadto, ponieważ cykliczne wzorce między okresami wrażliwości i niewrażliwości wzajemnie się wykluczały, Scheibel wysunął hipotezę, że może to być mechanizm zapobiegający „zwiększaniu się wciągania poszczególnych neuronów w transakcje wejścia-wyjścia pojedynczych domen neuronowych” (Scheibel i Scheibel, 1965b). ). Ze względu na komplikacje zdrowotne Mili było to ostatnie badanie, którym mogli się wspólnie podzielić.

W 1962 r. utworzono Brain Research Institute na UCLA, a wraz z ciągłą chorobą Mili Scheibel zaczął przeprowadzać wszystkie swoje badania w domu, zlecając technikowi dostarczenie całego materiału barwionego aparatem Golgiego.

Badania neuronów ruchowych

John Eccles postawił hipotezę, że komórki Renshawa były komórkami o krótkich aksonach w OUN, które pełniły rolę hamującą, ale Scheibels odkryli, że takich komórek nie ma. Jedynymi możliwymi kandydatami do roli Renshawa były poboczne przedłużenia typowych wystających interneuronów o długich aksonach . Eccles był tak zaniepokojony tym odkryciem, że odmówił dalszej rozmowy z nimi (Scheibel, 1971a).

W 1970 roku było już dobrze znane, że soma neuronu ruchowego była pogrupowana mięsień po mięśniu. Z drugiej strony dendryty zdawały się szukać kontaktu z dendrytami z innych jąder, gdy przepływały do ​​przodu i do ogona, więc sądzono, że dendryty nie są zwinięte jak soma. Jednak porównując próbki rdzenia siatkowatego noworodków szczurów z próbkami dorosłych szczurów, Scheibel odkrył, że chociaż dendryty neuronów noworodków są pokryte kolcami i wystają do otaczającego neuropilu, dendryty dojrzałych neuronów są pozbawione kolców i są zgrupowane w wiązki zaledwie jak soma neuronu ruchowego. Zarówno dramatyczna utrata kolców, jak i reorganizacja w złożone wiązki wskazywały na fundamentalną zmianę w sposobie okablowania tych dendrytów (Scheibel i Schiebel, 1973). Dzięki tej demonstracji niezwykłej plastyczności Scheibel wysunął później nawet hipotezę, że te kompleksy dendrytów były możliwym miejscem przechowywania pamięci (Scheibel, 1975).

Badania nad wzgórzem

Wzgórze składa się z dwunastu jąder, z których każde ma inny wzór neuropilu. W ten sposób badanie wzgórza przedstawiło „niektóre z najprzyjemniejszych i najtrudniejszych” problemów, przed którymi stanął Scheibel w swoich badaniach. Przełomowe badania opublikowane na temat wzgórza w tamtym czasie obejmowały opisy strukturalne Cajala (1911), łączone badania Walkera (1938), O'Leary'ego na temat bocznego kolana kolankowatego (1940) i Herricka na temat międzymózgowia salamandry tygrysiej ( 1948 )

Wzgórzowe układy wewnątrzblaszkowe zostały już rozpoznane jako neuronalna podstawa snu i czuwania, ale przeprowadzone na nich badania histologiczne były minimalne. Dzięki tysiącom plam Golgiego Scheibel był w stanie zobrazować zarówno drogi wzgórzowo-korowe, jak i korowo-wzgórzowe układu.

Rola jądra reticularis thalami, określanego przez Cajala jako „grillage noyau”, była niepewna, dopóki badania Golgiego Scheibela nie wykazały, że aksony komórek reticularis rzutują ogonowo do neuronów wzgórza i śródmózgowia. Ponadto okazało się, że wszystkie aksony wzgórzowo-korowe i korowo-wzgórzowe idące w dół jądra siatkowatego tworzyły połączenia boczne z tymi komórkami. Postawiono hipotezę, że połączenia te są substratem hamującego systemu kontroli sprzężenia zwrotnego między wzgórzem a korą mózgową.

Mila zmarła 31 grudnia 1976 roku.

Neurobiologia wyższych funkcji poznawczych

W latach 70. XX wieku w związku ze starzeniem się społeczeństwa naukowcy zaczęli coraz bardziej interesować się skutkami i procesem starzenia się mózgu, co zaowocowało powstaniem specjalności geriatria . Bez wcześniejszego doświadczenia w tej dziedzinie Scheibel był w stanie skutecznie wypełnić swoją lukę w wiedzy i pogłębić wiedzę na temat związanych z wiekiem zmian w korze mózgowej człowieka poprzez dokładne badanie tkanek mózgowych (Scheibel i in., 1975). Co ciekawe, zauważył obszary nowego wzrostu w obszarach zdegenerowanej tkanki mózgowej pacjentów z chorobą Alzheimera, których nie obserwował gdzie indziej, nazywając ten wzrost „ostatnim tchnieniem” umierających komórek (Scheibel i Tomiyasu, 1978). Kontynuował wykorzystywanie technik Golgiego podczas swojego pobytu na UCLA do badania padaczki płata skroniowego , gdzie opublikował swoje odkrycia potwierdzające hipotezę, że choroba jest postępująca (Scheibel, 1980)

Scheibel pracował również jako konsultant psychiatryczny w Camarillo State Hospital, w którym spotykał się przede wszystkim z pacjentami ze zdiagnozowaną schizofrenią. Był w stanie uzyskać próbki tkanki mózgowej od osób ze schizofrenią, które miały zostać wyrzucone ze szpitala, a następnie skupił swoje badania na badaniu tej choroby za pomocą technik Golgiego. Pomimo nowych odkryć dotyczących morfologii chorych komórek, Scheibel odłożył swoją pracę na bok, aby skupić się na poważnym postępie choroby Mili. Odkrycia te zostały następnie zaprezentowane kilka lat później na spotkaniu Towarzystwa Psychiatrii Biologicznej w Chicago (Scheibel i Kovelman, 1981). Przed prezentacją, w 1979 roku, Scheibel został zaproszony do wygłoszenia wykładu na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley przez profesora Mariana Diamonda, naukowca, którego nigdy nie spotkał. Scheibelowi trudno było zapomnieć o „dynamicznej osobowości i wrażliwości Mariana”, w wyniku czego ich związek rozwijał się przez kilka lat. Następnie pobrali się w 1982 roku i kontynuowali pracę na swoich uniwersytetach.

Scheibel i jego współpracownicy odkryli również, że rozgałęzienia dendrytyczne różniły się długością i złożonością między obszarem Broki (i odpowiadającym mu regionem na prawej półkuli) a obustronnymi obszarami motorycznymi. Co więcej, odkryli, że przy dwustronnym porównaniu regionu językowego, lewy (obszar Broki) zawierał neurony z dłuższymi dendrytami. (Scheibel i in., 1985). Odkrycia te zainspirowały dalsze badania nad dwustronnymi różnicami w półkulach korowych.

Inne aspekty nauki

Nauczanie

W 1987 roku Scheibel został pełniącym obowiązki dyrektora Instytutu Badań nad Mózgiem na UCLA, a następnie awansował na stanowisko dyrektora w latach 1990-1995. Przed tymi nominacjami Scheibel był już członkiem wydziału na UCLA, prowadząc własne kursy dla absolwentów neuronauki, a także prowadzenie badań w swoim laboratorium na uniwersytecie. ( http://www.bri.ucla.edu/about-us/past-directors/arnoldscheibel ) Założył także Project Brainstorm na UCLA, program informacyjny, który uczy pojęć neuronaukowych uczniów szkół podstawowych i ponadpodstawowych w Los Angeles Unified School District (LAUSD). Ponadto Scheibel stworzył katedrę neurobiologii Ethel Scheibel na Wydziale Neurobiologii w Szkole Medycznej Davida Geffena, a także katedrę neurobiologii im. Williama Scheibela w Instytucie Badań nad Mózgiem, z których każda została nazwana na cześć jednego z jego rodziców. ( https://newsroom.ucla.edu/dept/faculty/in-memoriam:-dr-arnold-scheibel-helped-shape-ucla-s-neuroscience-community ) Pasja Scheibela do zwiększania ekspozycji i dostępności neuronauki doprowadziła go nawet do wspólnie z Marianem stworzyć kolorowankę Ludzki mózg.

Po zakończeniu aktywnych badań Scheibela jego zaangażowanie w nauczanie nadal kwitło. Rzeczywiście, w 1997 roku otrzymał nagrodę UCLA Distinguished Teaching Award. Poinformowano, że „Jego wykłady były urzekające, wycieczki z przewodnikiem po układzie nerwowym: strumień łatwych narracji z płynnymi ilustracjami na tablicy służącymi jako znajome punkty orientacyjne. Mógł z łatwością narysować dowolną strukturę mózgu, dowolny przekrój poprzeczny pod dowolnym kątem. A 2-godzinny wykład kończył się, zanim ktokolwiek się zorientował, a studenci mieli przed sobą 20 stron szczegółowych notatek. Wykłady łączyły się z zawiłością i płynnością pasteli mieszanych na płótnie, tak jak Arne przywracał poprzednie struktury, odwołując się dla nich jako „naszych starych przyjaciół”.

„Retrospektywne badanie nauczania Arne'a na UCLA oszacowało, że uczył on ponad 700 doktorantów, 1200 studentów, 800 studentów medycyny, 200 rezydentów psychiatrii i kierował wieloma studentami naukowymi”.

Życie osobiste

Scheibel zmarł 3 kwietnia 2017 roku w Oakland w Kalifornii w wieku 94 lat.