Jump to content

Дуглас Дж. МакМахон

Дуглас Дж. МакМахон
Рожденный
Национальность Американский
Альма-матер Университет Вирджинии
Гарвардский университет
Научная карьера
Поля Биология , Нейробиология
Учреждения Университет Вирджинии

Дуглас Г. МакМахон — профессор биологических наук и фармакологии в Университете Вандербильта . [ 1 ] МакМахон сделал несколько важных открытий в области хронобиологии и зрения. Его исследования направлены на то, чтобы связать анатомическое расположение мозга с конкретным поведением. Будучи аспирантом в области генного блока , МакМахон обнаружил, что базальные нейроны сетчатки (BRN) глаза моллюска демонстрируют циркадные ритмы по частоте спайков и мембранному потенциалу, что указывает на то, что они являются часовыми нейронами. За свою работу он стал лауреатом Общества нейронаук премии Дональда Б. Линдсли в области поведенческой нейронауки в 1986 году . Позже он перешел к исследованию визуальных, циркадных и серотонинергических механизмов нейропластичности . Кроме того, он помог обнаружить, что постоянный свет может десинхронизировать циркадные клетки супрахиазматического ядра (SCN). [ 2 ] Его всегда интересовали основные причины поведения и изучение долгосрочных изменений в поведении и физиологии нейрологической модульной системы. МакМахон помог идентифицировать ретроградную систему нейротрансмиссии в сетчатке, включающую меланопсин- содержащие ганглиозные клетки и дофаминергические амакриновые нейроны сетчатки. [ 3 ]

Биография

[ редактировать ]

Образование

[ редактировать ]

МакМахон получил степень бакалавра гуманитарных наук в области биологии в Университете Вирджинии в 1980 году. Сразу после окончания учебы МакМахон получил докторскую степень. Программа по биологии в Северо-Западном университете . Однако в 1981 году МакМахон вернулся в Университет Вирджинии, где защитил докторскую диссертацию. по биологии под руководством Джина Д. Блока . Именно в это время МакМахон обнаружил, что базальные нейроны сетчатки глаза моллюска являются часовыми нейронами. С 1986 по 1990 год МакМэхон вел свою постдокторскую работу по нейробиологии в Гарвардском университете вместе с Джоном Э. Даулингом . [ 4 ]

Научные достижения

[ редактировать ]

Нейрональные циркадные кардиостимуляторы

[ редактировать ]

Работа МакМэхона над моллюсками с использованием Gene Block привела к лучшему пониманию ежедневной активности колеблющихся клеток-водителей ритма. [ 5 ] До этого открытия идентичность типов нейронов, участвующих в сетях сетчатки, была в значительной степени известна, но конкретная физиологическая роль выявленных морфологических структур была плохо изучена. [ 6 ] В 2011 году МакМахон и Блок обнаружили, что нейроны сетчатки моллюсков активны днем ​​и неактивны ночью. Электростимуляция на тканевом уровне нейронов сетчатки в течение суток не влияла на организм. Однако электростимуляция в ночное время вызывала фазовый сдвиг в организме. Поскольку стимуляция приводила к фазовому сдвигу, результаты показали, что сетчатка содержит биологические часы. МакМахон и Блок разработали модель, объясняющую эти явления: свет в течение дня не оказывает особого влияния на активность нейронов, поскольку они уже активны. С другой стороны, свет ночью, когда эти нейроны неактивны, стимулирует их и заставляет активировать потенциалы действия . Изменение электрической активности проявляется как фазовый сдвиг внутри организма. [ 5 ] Дальнейшие исследования привели их к выводу, что фазовый сдвиг является кальций-зависимым процессом. Они обнаружили, что снижение внеклеточного уровня кальция фактически предотвращает фазовый сдвиг организма в ответ на свет, не влияя при этом на реакцию нейронов на свет. [ 7 ] Примерно в то же время, пока Блок и МакМахон проводили этот эксперимент, другие ученые открыли, как клонировать ген периода , что ознаменовало захватывающее время в молодой области хронобиологии.

Схема базального нейрона сетчатки [ 8 ]

Исследование сетчатки

[ редактировать ]

МакМахон внес вклад в понимание нейрофизиологии сетчатки вместе со своим постдокторским наставником Джоном Э. Даулингом . Его ранние исследования были сосредоточены на ионных каналах , которые опосредуют передачу в электрических и глутаматергических синапсах, а также на модуляторном влиянии дофамина и оксида азота на синаптические сети сетчатки. [ 9 ] В ходе исследований на рыбках данио он обнаружил, что нейромедиатор дофамин уменьшает электрическую связь внутри горизонтальных клеток . [ 10 ] Дальнейшие исследования показали, что именно увеличение цАМФ внутри клетки в результате связывания дофамина с рецептором AMPA привело к снижению сцепления. [ 10 ] МакМахон и его коллеги также продемонстрировали, что экзогенный оксид азота и цинк могут модулировать синаптическую передачу, опосредованную рецептором AMPA, в щелевых соединениях в гибридных нейронах сетчатки баса. [ 9 ]

Изоляция BRN

[ редактировать ]

Работа, которая принесла МакМахону премию Дональда Б. Линдси для кандидатов наук, включала обнаружение и выделение определенных областей глаза, которые обладают циркадными ритмами у Bulla gouldiana . Под руководством Gene Block МакМахон записал данные на базальных нейронах сетчатки (BRN), однородной группе нейронов диаметром 15–25 мкм, глаза улитки, и обнаружил, что они могут переключаться на циклы света/темноты и даже колебаться. в постоянной темноте с постоянным внутренним периодом. [ 11 ] Позже было показано, что BRN участвует в циклах света и темноты и контролирует физиологические и поведенческие колебания внутри всего организма. [ 12 ] МакМахон и Блок обнаружили увеличение частоты импульсов и деполяризацию BRN в течение дня, а ночью – наоборот. [ 12 ] Кроме того, было показано, что электрическая активность между потенциалами действия в зрительном нерве и возбуждением BRN имеет корреляцию 1:1. [ 13 ] В 1984 году МакМахон также продемонстрировал, что хирургическое удаление слоя фоторецепторов не смогло нарушить циркадный ритм в глазу Буллы , в то время как удаление BRN отменило циркадный ритм. Его открытие о том, что фрагмент сетчатки Bulla , содержащий всего шесть неповрежденных сомат BRN, достаточен для циркадного ритмогенеза, еще раз подтвердило, что BRN являются циркадными водителями ритма. [ 11 ] [ 12 ] Более поздняя работа доктора Стефана Мишеля с использованием хирургического редукционистского подхода предоставила дополнительные доказательства того, что изолированные BRN способны к циркадным колебаниям своей проводимости. [ 14 ]

Недавние исследования

[ редактировать ]

Лаборатория МакМахона в настоящее время занимается тремя областями исследований: роль дофамина в зрительных функциях и физиологии сетчатки, связи между молекулярными, внутриклеточными, электрическими и поведенческими ритмами в биологических часах мозга и то, как перинатальный фотопериод влияет на серотонинергическую систему и тревожность. депрессивное поведение. [ 15 ] Вместе с Дао-Ци Чжаном лаборатория внесла значительный вклад в понимание адаптации нейронной сети сетчатки дофаминергическими амакриновыми нейронами (DA-нейронами), выявив ретроградный путь нейротрансмиссии в сетчатке, в частности с участием меланопсин содержащих ганглиозных клеток, . Лаборатория МакМэхона разработала мышиные модели, которые позволяют in situ осуществлять электрофизиологическую запись нейронов DA. [ 3 ]

В начале 2015 года МакМахон и его аспиранты Джефф Джонс и Майкл Такенберг обнаружили, что циркадные ритмы у мышей могут быть смещены искусственным стимулом к ​​супрахиазматическому ядру (SCN) с помощью лазера и оптического волокна. [ 16 ] Используя оптогенетику , исследователи Вандербильта смогли изменить частоту возбуждения нейронов в СХЯ так, чтобы их возбуждение напоминало нормальный уровень дневной и ночной активности. Впоследствии изменение частоты возбуждения нейронов SCN сбрасывало биологические часы мышей. До этого эксперимента считалось, что скорострельность является исключительно результатом SCN. Однако результаты этого эксперимента показывают, что скорострельность — это более сложный механизм, который еще предстоит полностью понять. Хотя методы оптогенетической стимуляции, подобные той, которую использовал МакМахон, еще не готовы к прямому использованию на людях, они потенциально могут быть использованы для лечения сезонного аффективного расстройства , уменьшения неблагоприятных последствий для здоровья работы в ночную смену и даже облегчения симптомов смены часовых поясов . [ 16 ]

В 2014 году МакМахон вместе с Чадом Джексоном, Меган Капоцци и Хенг Даем обнаружили, что у мышей, подвергшихся воздействию коротких, похожих на зиму, световых циклов, наблюдался стойкий дефицит фотопических световых реакций сетчатки и зрительной контрастной чувствительности. Кроме того, уровни дофамина были значительно ниже у мышей с коротким фотопериодом. Эти результаты показывают, что сезонные световые циклы, возникающие во время развития и созревания сетчатки, оказывают длительное влияние на сетчатку и зрительные функции, вероятно, за счет программирования дофамина в сетчатке. [ 17 ]

Процедурные вклады

[ редактировать ]

В лаборатории МакМахона были созданы трансгенные мыши Per1::GFP, у которых разлагаемая форма рекомбинантного репортера GFP медузы управляется промотором гена Per1 мыши. Интенсивность флуоресценции GFP, обусловленная mPer1, свидетельствует о световой индукции и циркадной ритмичности в нервных структурах СХЯ. Трансгенная мышь Per1::GFP позволяет одновременно проводить количественную оценку состояния молекулярных часов и частоты срабатывания нейронов SCN. Таким образом, этот циркадный репортерный трансген отображает динамику экспрессии генов нейронов биологических часов, давая новый взгляд на эту функцию мозга. [ 18 ]

Почести и награды

[ редактировать ]
  • 1980: Степень бакалавра гуманитарных наук с отличием, Университет Вирджинии.
  • 1985: Стипендия Гватми, Общество стипендиатов, Университет Вирджинии.
  • 1986: Премия Эндрю Флеминга за диссертационные исследования, факультет биологии, Университет Вирджинии.
  • 1986: Премия Дональда Б. Линдсли в области поведенческой нейронауки, Общество нейробиологии.
  • 1996: Университета Кентукки за исследования Премия медицинского колледжа
  • 2000: Профессор-исследователь Университета Кентукки.
  • 2000: научный сотрудник Чарльза Ветингтона из Университета Кентукки.
  • 2007: Следователь NIMH Сильвио О. Конте
  • 2008: Премия канцлера за исследования, Университет Вандербильта. [ 4 ]

МакМахон занимал несколько должностей в академических кругах:

  • 1981–1986: научный сотрудник, факультет биологии, Университет Вирджинии.
  • 1986–1990: научный сотрудник кафедры клеточной биологии и биологии развития Гарвардского университета.
  • 1987: Научный сотрудник по траве, Морская биологическая лаборатория, Вудс-Хоул, Массачусетс.
  • 1990–1996: доцент кафедры физиологии Университета Кентукки.
  • 1996–2001: доцент кафедры физиологии Университета Кентукки.
  • Университета Кентукки 2001–2002: Директор Гранта институционального обучения НИЗ «Клеточная и молекулярная нейронаука сенсорных систем».
  • 2001–2002: Дональд Т. Фрейзер, профессор кафедры физиологии Университета Кентукки.
  • 2002 – настоящее время: профессор кафедры биологических наук Университета Вандербильта.
  • 2005–2008: директор аспирантуры факультета биологических наук Университета Вандербильта.
  • 2008 – настоящее время: профессор кафедры фармакологии Университета Вандербильта.
  • 2009–2014: директор аспирантуры программы нейронаук , Медицинский центр Университета Вандербильта. [ 4 ]
  • 2011–2014: заместитель директора по образованию и обучению, Институт мозга Вандербильта.
  • 2014 – настоящее время: Стивенсон, профессор биологических наук, Университет Вандербильта.
  • 2014 – настоящее время: заведующий кафедрой биологических наук Вандербильта.

Принадлежности

[ редактировать ]

МакМахон также был членом многих научных сообществ. Самые последние перечислены ниже.

  • 2000–2002: Председатель 3-го исследовательского отдела интегративной функциональной и клеточной нейронауки НИЗ.
  • 2004–2007: специальный рецензент, отдел исследования BDPE Национального института здравоохранения.
  • 2007: Председатель специальной группы IFCN-C, НИЗ.
  • 2008: Специальный рецензент, исследовательский отдел NIH ICP1. [ 4 ]
  • 2011: Специальный рецензент, Секция исследования BDPE Национального института здравоохранения.
  • 2012: Консультант NIMH RDoC.
  • 2012: Специальный рецензент, исследовательский отдел NIH NPDR.
  • 2012: Специальный рецензент, Группа по обзору стипендий NIH F02B.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «Дуглас Дж. МакМахон, доктор философии». vanderbilt.edu .
  2. ^ Лю, AC; Валлийский, Дания; Ко, CH; Тран, Х.Г.; Чжан, Э.Э.; Священник, А.А.; Бур, Эд; Сингер, О; Микер, К; Верма, И.М.; Дойл, Ф.Дж., третий; Такахаши, Дж. С.; Кей, SA (2007). «Межклеточная связь обеспечивает устойчивость к мутациям в сети циркадных часов SCN» . Клетка . 129 (3): 605–616. дои : 10.1016/j.cell.2007.02.047 . ПМЦ   3749832 . ПМИД   17482552 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Jump up to: а б Чжан, Дао-Ци; Вонг, Квун Ю.; Солларс, Патрисия Дж.; Берсон, Дэвид М.; Пикард, Гэри Э.; МакМахон, генеральный директор (2008). «Интраретинальная передача сигналов фоторецепторами ганглиозных клеток к дофаминергическим амакриновым нейронам» . Труды Национальной академии наук . 105 (37): 14181–14186. Бибкод : 2008PNAS..10514181Z . дои : 10.1073/pnas.0803893105 . ПМК   2544598 . ПМИД   18779590 .
  4. ^ Jump up to: а б с д «Биографический очерк МакМэхона» (PDF) . Vkc.mc.vanderbilt.edu . Проверено 8 апреля 2015 г.
  5. ^ Jump up to: а б Колвелл, CS (2011). «Связь нейронной активности и молекулярных колебаний в СХЯ» . Обзоры природы Неврология . 12 (10): 553–569. дои : 10.1038/nrn3086 . ПМЦ   4356239 . ПМИД   21886186 .
  6. ^ Тозини, Джанлука; Поздеев, Никита; Сакамото, Кацухико; Ювоне, П. Майкл (2008). «Система циркадных часов в сетчатке млекопитающих» . Биоэссе 30 (7): 624–633. дои : 10.1002/бис.20777 . ПМК   2505342 . ПМИД   18536031 .
  7. ^ Лундквист, Габриэлла Б.; Квак, Ёнхо; Дэвис, Эрин К.; Тей, Хадзиме; Блок, Джин Д. (17 августа 2005 г.). «Поток кальция необходим для генерации циркадного ритма в нейронах кардиостимулятора млекопитающих» . Журнал неврологии . 25 (33): 7682–7686. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2211-05.2005 . ISSN   0270-6474 . ПМЦ   6725395 . ПМИД   16107654 .
  8. ^ Джеклет, Джон В. (1985). «Нейробиология генераторов циркадных ритмов». Тенденции в нейронауках . 8 : 69–73. дои : 10.1016/0166-2236(85)90029-3 . S2CID   53192143 .
  9. ^ Jump up to: а б Колб, Хельга; Риппс, Харрис; Ву, Сэмюэл (2004). Концепции и проблемы биологии сетчатки . Elsevier Science BV, стр. 419–436 . ISBN  978-0444514844 .
  10. ^ Jump up to: а б Болдридж, Уильям Х.; Вэни, Дэвид И.; Вейлер, Рето (1998). «Модуляция межклеточного взаимодействия в сетчатке». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 9 (3): 311–318. дои : 10.1006/scdb.1998.0235 . ПМИД   9665867 .
  11. ^ Jump up to: а б Блюменталь, Эдвард М.; Блок, Джин Д.; Эскин, Арнольд (30 сентября 2001 г.). «Глава 14: Клеточный и молекулярный анализ моллюсков-циркадных кардиостимуляторов». В Такахаши, Джозеф С.; Турек, Фред В.; Мур, Роберт Ю. (ред.). Циркадные часы . Springer Science & Business Media. стр. 371–400. ISBN  978-1-4615-1201-1 .
  12. ^ Jump up to: а б с Херцог, Эрик Д. (октябрь 2007 г.). «Нейроны и сети в суточных ритмах». Обзоры природы Неврология . 8 (10): 790–802. дои : 10.1038/nrn2215 . ISSN   1471-003X . ПМИД   17882255 . S2CID   33687097 .
  13. ^ Аронсон, Б. (1993). «Циркадные ритмы» (PDF) . Обзоры исследований мозга . 18 (3): 315–333. дои : 10.1016/0165-0173(93)90015-R . hdl : 2027.42/60639 . ПМИД   8401597 . S2CID   20418410 .
  14. ^ Мишель, С.; Гойш, Мэн; Зарицкий, Джей-Джей; Блок, Грузия (8 января 1993 г.). «Циркадный ритм мембранной проводимости, выраженный в изолированных нейронах» . Наука . 259 (5092): 239–241. Бибкод : 1993Sci...259..239M . дои : 10.1126/science.8421785 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   8421785 . Проверено 23 апреля 2015 г.
  15. ^ "Макмахонлаб" . Mcmahonlab.wix.com . Проверено 8 апреля 2015 г.
  16. ^ Jump up to: а б Дэвид Солсбери (2 февраля 2015 г.). «Обнаружена новая кнопка «перезагрузки» для циркадных часов | Новости исследований @ Вандербильт | Университет Вандербильта» . News.vanderbilt.edu . Проверено 8 апреля 2015 г.
  17. ^ Джексон, ЧР; Капоцци, М; Дай, Х; МакМахон, генеральный директор (2014). «Циркадный перинатальный фотопериод оказывает стойкое воздействие на дофамин сетчатки и зрительную функцию» . Журнал неврологии . 34 (13): 4627–4633. doi : 10.1523/JNEUROSCI.4887-13.2014 . ПМЦ   3965786 . ПМИД   24672008 .
  18. ^ Кульман, С.Дж.; Кинтеро, Дж. Э.; МакМахон, генеральный директор (2000). «Флуоресценция GFP сообщает о регуляции циркадных генов периода 1 в биологических часах млекопитающих». НейроОтчет . 11 (7): 1479–1482. дои : 10.1097/00001756-200005150-00024 . ПМИД   10841361 . S2CID   2843191 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 05f7650ed9316e9954d99eac6e29e595__1697137140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/05/95/05f7650ed9316e9954d99eac6e29e595.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Douglas G. McMahon - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)