Jana Wikswo
Jana Wikswo | |
|---|---|
| Urodzić się |
6 października 1949 |
| Narodowość | amerykański |
| Kariera naukowa | |
| Pola | Fizyka biologiczna |
| Instytucje | Uniwersytet Vanderbilta |
John Peter Wikswo Jr. (ur. 6 października 1949) jest fizykiem biologicznym na Uniwersytecie Vanderbilt . Urodził się w Lynchburgu w Wirginii w Stanach Zjednoczonych .
Wikswo jest znany ze swojej pracy nad biomagnetyzmem i elektrofizjologią serca .
Szkoła podyplomowa
W latach 70. Wikswo był doktorantem na Uniwersytecie Stanforda , gdzie pracował pod kierunkiem fizyka Williama M. Fairbanka , studiując magnetokardiografię .
Biomagnetyzm
W 1977 został adiunktem na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Vanderbilt , gdzie założył laboratorium do badania fizyki stanu żywego. W 1980 roku dokonał pierwszego pomiaru pola magnetycznego izolowanego nerwu, przewlekając nerw kulszowy żaby przez owinięty drutem toroid z rdzeniem ferrytowym i wykrywając indukowany prąd za pomocą magnetometru SQUID . W tym samym czasie Wikswo i Ken Swinney obliczyli pole magnetyczne aksonu nerwowego. Po tej pracy kilka lat później dokonano pierwszego szczegółowego porównania zmierzonego i obliczonego pola magnetycznego wytwarzanego przez pojedynczy akson nerwowy.
W pokrewnym kierunku studiów Wikswo współpracował z profesorem Vanderbilt Johnem Barachem, aby przeanalizować zawartość informacyjną sygnałów biomagnetycznych i bioelektrycznych.
Elektrofizjologia serca
Jednym z najważniejszych wkładów Wikswo w naukę jest jego praca w dziedzinie elektrofizjologii serca. W 1987 roku rozpoczął współpracę z lekarzami ze Szkoły Medycznej Vanderbilt, w tym z Danem Rodenem, w celu zbadania propagacji elektrycznej w psim sercu. Badania te doprowadziły do odkrycia efektu wirtualnej katody w tkance serca: podczas stymulacji elektrycznej czoło fali potencjału czynnościowego pochodziło dalej od elektrody w kierunku prostopadłym do włókien mięśnia sercowego niż w kierunku do nich równoległym.
Równolegle z tymi badaniami eksperymentalnymi Wikswo przeanalizował teoretycznie efekt wirtualnej katody, używając modelu dwudomenowego , matematycznego modelu właściwości elektrycznych tkanki serca, który uwzględnia anizotropowe właściwości zarówno przestrzeni wewnątrzkomórkowej, jak i zewnątrzkomórkowej. Po raz pierwszy użył modelu dwudomenowego do interpretacji pomiarów biomagnetycznych z pasm tkanki serca. Wikswo zdał sobie sprawę, że właściwość nierównych stosunków anizotropii w tkance serca (stosunek przewodnictwa elektrycznego w kierunkach równoległych i prostopadłych do włókien mięśnia sercowego jest różny w przestrzeniach wewnątrzkomórkowych i pozakomórkowych) ma istotne implikacje dla pola magnetycznego związanego z rozchodzeniem się potencjału czynnościowego czoło fali w sercu. Z Nestorem Sepulvedą Wikswo używa metoda elementów skończonych do obliczania charakterystycznego, czterokrotnie symetrycznego wzoru pola magnetycznego wytwarzanego przez czoło fali rozchodzącej się na zewnątrz.
Nierówne współczynniki anizotropii mają jeszcze większy wpływ podczas elektrycznej stymulacji serca. Ponownie korzystając z modelu elementów skończonych, Wikswo, Roth i Sepulveda przewidzieli przezbłonowy rozkład potencjału wokół jednobiegunowej elektrody przepuszczającej prąd do pasywnej, dwuwymiarowej warstwy tkanki serca. Odkryli, że obszar depolaryzacji pod katodą rozciąga się dalej w kierunku prostopadłym do włókien niż równoległym do włókien, kształt, który Wikswo nazwał psią kością. Ta prognoza natychmiast wyjaśniła efekt wirtualnej katody stwierdzony eksperymentalnie w psim sercu; obserwowali wirtualną katodę w kształcie psiej kości. Późniejsze symulacje z wykorzystaniem aktywnego, zależnego od czasu modelu dwudomeny potwierdziły ten wniosek.
Obliczenie potencjału transbłonowego za pomocą elektrody unipolarnej dało kolejną prognozę: obszary hiperpolaryzacji sąsiadujące z katodą w kierunku równoległym do włókien mięśnia sercowego. Odwrócenie polaryzacji bodźca dostarczyło mechanizmu anodowej stymulacji tkanki serca. Aby przetestować tę prognozę eksperymentalnie, Wikswo opanował technikę mapowania optycznego przy użyciu barwników wrażliwych na napięcie , umożliwiając pomiar potencjału transbłonowego metodami optycznymi. Wraz z Markiem Linem Wikswo wykonał pomiary wzbudzenia w wysokiej rozdzielczości po stymulacji przez jednobiegunową elektrodę w sercu królika i potwierdził cztery mechanizmy stymulacji elektrycznej - wytwarzanie katody, pękanie katody, wytwarzanie anody i pękanie anody - które zostały przewidziane przez obliczenia dwudomeny . (Katoda i anoda odnoszą się do biegunowości bodźca, a zwarcie i przerwa wskazują, czy pobudzenie nastąpiło po rozpoczęciu, czy po zakończeniu impulsu bodźca). Późniejsze eksperymenty wykorzystujące tę technikę doprowadziły do przewidywania nowego rodzaju zaburzeń rytmu serca , które Wikswo o imieniu ponowne wejście czterolistne .
Magnetometry SQUID
W latach 90. firma Wikswo zaczęła opracowywać magnetometry SQUID o wysokiej rozdzielczości przestrzennej do mapowania pola magnetycznego, do wykorzystania zarówno w badaniach biomagnetycznych, jak iw badaniach nieniszczących. Jak charakterystyczne dla twórczości Wikswo, równolegle rozwijał teoretyczne metody obrazowania dwuwymiarowego rozkładu gęstości prądu z pomiarów pola magnetycznego.
VIIBRE
W pierwszych dwóch dekadach XXI wieku badania Wikswo kładły nacisk na rozwój i zastosowanie urządzeń w skali mikro i nano do oprzyrządowania i sterowania pojedynczymi ogniwami. W 2001 roku założył Vanderbilt Institute for Integrative Biosystems Research and Education (VIIBRE), aby wspierać i ulepszać interdyscyplinarne badania w dziedzinie nauk biofizycznych i bioinżynierii w Vanderbilt. Wikswo ponownie skoncentrował swoje badania na biologii systemów , budując mikrofabrykowane urządzenia do pomiaru właściwości komórkowych i opracowując modele matematyczne sygnalizacji komórkowej. Zaprojektował organy na chipie urządzenia zawierające małe populacje komórek do wypełniania luk między hodowlami komórkowymi a modelami zwierzęcymi do użytku w farmakologii i toksykologii . Ta praca zaowocowała drugą nagrodą R&D 100 za MultiWell MicroFormulator, który dostarcza i usuwa pożywkę do hodowli komórkowej do każdej z 96 studzienek płytki z mikrostudzienkami do badań toksykologicznych.
Inne pozycje
Zasiada również w naukowych radach doradczych firm Hypres Inc. i CardioMag Imaging Inc.
Krótkie CV
- 1970 Licencjat, Fizyka, Uniwersytet Wirginii
- 1973 Magister fizyki, Uniwersytet Stanforda
- 1975 Doktorat z fizyki, Uniwersytet Stanforda
- 1975-1977 pracownik naukowy w dziedzinie kardiologii, Stanford University School of Medicine
- 1977-1982 adiunkt fizyki na Uniwersytecie Vanderbilt
- 1982-1988 profesor nadzwyczajny fizyki na Uniwersytecie Vanderbilt
- 1988 – obecnie profesor fizyki na Uniwersytecie Vanderbilt
- 2001 – obecnie profesor Uniwersytetu Gordona A. Caina, Uniwersytet Vanderbilt
- 2001 – obecnie profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Vanderbilt
- 2001 – obecnie profesor fizjologii molekularnej i biofizyki na Uniwersytecie Vanderbilt
- 2001 – obecnie dyrektor Vanderbilt Institute for Integrative Biosystems Research and Education
- 2005 – obecnie profesor AB w dziedzinie fizyki stanu żywego na Uniwersytecie Vanderbilt
Nagrody
| Rok | Nagroda |
|---|---|
| 1980–1982 | Alfred P. Sloan pracownik naukowy |
| 1984 | Nagroda IR-100 za neuromagnetyczną sondę prądową |
| 1989 | Fellow, Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne |
| 1999 | Fellow, Amerykański Instytut Inżynierii Medycznej i Biologicznej |
| 2001 | Członek Amerykańskiego Towarzystwa Kardiologicznego |
| 2005 | Kolega, Towarzystwo Inżynierii Biomedycznej |
| 2006 | Kolega, Towarzystwo Rytmu Serca |
| 2008 | Kolega, IEEE |
| 2017 | Nagroda R&D 100 za mikroformulator MultiWell |
Dalsza lektura
- Bluestein, Adam (lato 2013). „Od narządów do całych ludzi” . proto . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 14 marca 2014 r . . Źródło 14 marca 2014 r .
- Gorman, Jessica (13 marca 2013). „SQUID może złapać ukrytą korozję” . Wiadomości naukowe . Źródło 14 marca 2014 r .
- Grohol, John M. (1 października 2005). „Opracowanie przenośnego detektora chorób zakaźnych” . Centrala Psychiczna . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 10 września 2015 r . Źródło 14 marca 2014 r .
- Schewe, Phillip F.; Stein, Benjamin P. (maj 2001). „Detektywi kałamarnic mogą zaoszczędzić miliardy USA” . Wiadomości APS . Źródło 14 marca 2014 r .
- Uniwersytet Vanderbilt (9 grudnia 2003). „Mało zbadane fale w sercu mogą być przyczyną niepowodzenia defibrylacji” . ScienceDaily . Źródło 14 marca 2014 r .
- „Mało zbadane fale w sercu mogą być przyczyną niepowodzenia defibrylacji” .
Linki zewnętrzne
| Ogólny | |
|---|---|
| Naukowe bazy danych | |
