Кеннет Стюарт Коул

Кеннет Стюарт Коул
Кеннет Стюарт Коул
Рожденный	10 июля 1900 г. ; Итака, Нью-Йорк
Умер	18 апреля 1984 г. ( 83 года ; Ла-Хойя, Калифорния
Альма-матер	Оберлинский колледж ; Корнелльский университет
Известный	Уравнение Коула – Коула ; Зажим напряжения ;
Супруг	Элизабет Эванс Робертс
Дети	2
Награды	ФорМемРС (1972) ; Национальная медаль науки (1967) ; Стипендия Гуггенхайма (1941)
	Научная карьера
Поля	Биофизика

Кеннет Стюарт Коул (10 июля 1900 – 18 апреля 1984) был американским биофизиком, которого его коллеги называли «пионером в применении физических наук к биологии». ^[1] Коул был награжден Национальной медалью науки в 1967 году. ^[2]^[3]

Биография

Он родился 10 июля 1900 года в Итаке, штат Нью-Йорк , в семье Чарльза Нельсона Коула, преподавателя латыни в Корнелльском университете , и Мейбл Стюарт. У Кеннета был младший брат Роберт Х. Коул [ Викиданные ] , с которым он оставался очень близким на протяжении всей своей жизни, несмотря на большую разницу в возрасте; они были соавторами четырех статей, опубликованных в период с 1936 по 1942 год. ^[4]

В 1902 году семья переехала в Оберлин, штат Огайо , когда его отец занял должность в Оберлин-колледже . Его отец позже стал деканом. Мать Кеннета была матерью Кеннета, и Коул окончил Оберлин-колледж в 1922 году и получил степень доктора философии. получил степень по физике вместе с Флойдом К. Рихтмайером из Корнелльского университета в 1926 году. Лето он проводил, работая в лаборатории General Electric в Скенектади, Нью-Йорк .

В 1932 году Коул женился на Элизабет Эванс Робертс, адвокате. Позже ее работа была в основном связана с гражданскими правами, и в 1957 году она присоединилась к штату Комиссии США по гражданским правам. ^[4]

Кеннет присоединился к сотрудникам Колумбийского университета в 1937 году и оставался там до 1946 года. Он также был связан с Пресвитерианской больницей и Фондом перспективных исследований Гуггенхайма в Принстонском университете и Чикагском университете .

С 1949 по 1954 год он был техническим директором Научно-исследовательского института военно-морской медицины в Бетесде, штат Мэриленд . В 1954 году он стал заведующим лабораторией биофизики Национального института неврологических заболеваний и слепоты .

Он добился успехов, которые привели к созданию «натриевой теории» нервной передачи, которая позже принесла премию Нобелевскую Алану Л. Ходжкину и Эндрю Ф. Хаксли в 1963 году. Коул был избран членом Американского физического общества в 1931 году. ^[5] член Национальной академии наук в 1956 г., ^[6] и член Американской академии искусств и наук в 1964 году. ^[7] В 1967 году он был награжден Национальной медалью науки . В подписи к награде говорилось: «В результате мы знаем гораздо больше о том, как функционирует нервная система». В 1972 году он стал членом Лондонского королевского общества . Биофизическое общество вручает медаль Кеннета С. Коула учёному, изучающему клеточные мембраны.

В 1980 году он стал адъюнкт-профессором кафедры нейронаук Института океанографии Скриппса в Сан-Диего . У него был сын Роджер Брэйли Коул и дочь Сара Робертс Коул.

Он умер 18 апреля 1984 года в Ла-Хойе, Калифорния . ^[2]

Электрическая модель ткани

Ткань можно смоделировать как электрическую цепь с резистивными и емкостными свойствами:

Его дисперсия и поглощение представлены эмпирической формулой:

$\epsilon ^{*}-\epsilon _{\infty }={\dfrac {\epsilon _{0}-\epsilon _{\infty }}{1+(i\omega \tau _{0})^{1-\alpha }}}$

В этом уравнении $\epsilon ^{*}$ - комплексная диэлектрическая проницаемость, ${\epsilon _{0}}$ и $\epsilon _{\infty }$ - диэлектрическая проницаемость «статическая» и «бесконечная частота», $\omega =2\pi$ раз больше частоты, и $\tau _{0}$ – обобщенное время релаксации. Параметр $\alpha$ может принимать значения от 0 до 1, причем первое значение дает результат Дебая для полярных диэлектриков. Это выражение требует, чтобы геометрическое положение диэлектрической проницаемости в комплексной плоскости представляло собой дугу окружности с конечными точками на оси действительных чисел и центром под осью.

Стоит подчеркнуть, что модель Коула-Коула представляет собой эмпирическую модель измеренных данных. За последние 60 лет его успешно применяли к самым разным тканям, но он не дает никакой информации о глубинных причинах измеряемых явлений.

В нескольких источниках в литературе используется форма уравнения Коула, записанная в терминах импеданса, а не комплексной диэлектрической проницаемости. ^[8] Импеданс $Z$ дается:

$Z=R_{\infty }+{\frac {R_{0}-R_{\infty }}{1+({\tfrac {jf}{f_{c}}})^{1-\alpha }}}$

Где $R_{0}$ и $R_{\infty }$ — сопротивления при нулевой частоте (т. е. постоянном токе) и бесконечности соответственно. $f_{c}$ часто называют характеристической частотой. Характеристическая частота не одинакова, когда анализ проводится с точки зрения комплексной диэлектрической проницаемости.Простая интерпретация приведенного выше уравнения заключается в схеме, в которой сопротивление $S$ включен последовательно с конденсатором $C$ и эта комбинация помещается параллельно сопротивлению $R$ . В этом случае $R_{0}=R$ и $R_{\infty }\ ={\tfrac {RS}{R+S}}$ . Можно показать, что $f_{c}$ дается $f_{c}={\tfrac {1}{2\pi C(R+S)}}$ .

Электрические измерения тканей

В серии работ 1930-1940-х годов он экспериментально изучал электрические свойства живых тканей, таких как Нителла, ^[9] яйца лягушки, ^[10] и, что наиболее известно, гигантский аксон кальмара . ^[11]^[12]

Рисунок 4 из ^[11] иногда используется как художественное изображение биофизики. Он также появился, повернутый на 90 градусов, в шведских квартирах как современное искусство. ^[13]

См. также

Ссылки

^ Голдман, DE 1985. Кеннет С. Коул 1900-1984. Биофизический журнал 47:859-860.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Кеннет Коул, 83 года, ученый, мертв». Нью-Йорк Таймс . 20 апреля 1984 года. Кеннет С. Коул, лауреат Национальной медали науки и пионер в изучении электрических свойств нервов и других живых клеток, умер в среду в доме престарелых Уэсли Палмс в Ла-Хойе, Калифорния. Ему было 83 года. лет. Доктор Коул, известный как отец биофизики, был одним из первых ученых, применивших концепции и методы физики к изучению возбуждения и реакции живых клеток. Его исследования электрического сопротивления нервных клеток, особенно кальмаров, заложили основу для быстрого развития нейрофизиологии в 1930-х и 1940-х годах.
^ Шван HP. 2001. Концепция биоимпеданса с самого начала: эволюция и личные исторические воспоминания. Учеб. IX Конференция по биоимпедансу, Осло, Норвегия
^ Перейти обратно: ^а ^б Хаксли, Эндрю . «Кеннет Стюарт Коул» . Проверено 14 июня 2007 г.
^ «Архив товарищей APS» . Американское физическое общество . (поиск по 1931 году и учреждению Колумбийского университета)
^ «Кеннет С. Коул» . Национальная академия наук . Проверено 18 сентября 2016 г.
^ «Книга участников, 1780–2010: Глава C» (PDF) . Американская академия искусств и наук . Проверено 18 сентября 2016 г.
^ Браун, Б.Х.; Смоллвуд, Р.Х.; Барбер, округ Колумбия; Лоуфорд, ПВ; Шланг, ДР (1999). Медицинская физика и биомедицинская инженерия . Книги о черепахе. п. 736. ИСБН 9780613919692 .
^ Коул, Канзас; Кертис, HJ (20 сентября 1938 г.). «Электрическое сопротивление Нителлы во время активности» . Журнал общей физиологии . 22 (1): 37–64. дои : 10.1085/jgp.22.1.37 . ISSN 0022-1295 . ПМЦ 2213729 . ПМИД 19873091 .
^ Коул, Кеннет С.; Гуттман, Рита М. (20 мая 1942 г.). «Электрическое сопротивление лягушачьего яйца» . Журнал общей физиологии . 25 (5): 765–775. дои : 10.1085/jgp.25.5.765 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142534 . ПМИД 19873312 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Коул, Канзас; Кертис, HJ (20 мая 1939 г.). «Электрическое сопротивление гигантского аксона кальмара во время активности» . Журнал общей физиологии . 22 (5): 649–670. дои : 10.1085/jgp.22.5.649 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142006 . ПМИД 19873125 .
^ Коул, Канзас; Ходжкин, Ал. (20 мая 1939 г.). «Сопротивление мембраны и протоплазмы гигантского аксона кальмара» . Журнал общей физиологии . 22 (5): 671–687. дои : 10.1085/jgp.22.5.671 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142005 . ПМИД 19873126 .
^ «Кейси Коул» . www.sas.upenn.edu . Проверено 6 мая 2023 г.

Публикации

Коул, К.С. 1928. Электрический импеданс подвесок сфер. Журнал общей физиологии ПМИД 19872446
Коул, К.С. 1979. В основном мембраны. Ежегодный обзор физиологии 41:1-23 ПМИД 373584
Коул, К.С. и Р.Х. Коул. 1941. Дисперсия и поглощение в диэлектриках. Дж. Хим. Физ. 9:341-351 [1]
Коул К.С. и Бейкер Р.Ф. 1941. Продольный импеданс гигантского аксона кальмара. Дж. Генерал Физиол. 24:771-788 (Индуктивность мембраны)

Внешние ссылки

Биографические мемуары Национальной академии наук

[1] Голдман, DE 1985. Кеннет С. Коул 1900-1984. Биофизический журнал 47:859-860.

[NYT1-2] Перейти обратно: ^а ^б «Кеннет Коул, 83 года, ученый, мертв». Нью-Йорк Таймс . 20 апреля 1984 года. Кеннет С. Коул, лауреат Национальной медали науки и пионер в изучении электрических свойств нервов и других живых клеток, умер в среду в доме престарелых Уэсли Палмс в Ла-Хойе, Калифорния. Ему было 83 года. лет. Доктор Коул, известный как отец биофизики, был одним из первых ученых, применивших концепции и методы физики к изучению возбуждения и реакции живых клеток. Его исследования электрического сопротивления нервных клеток, особенно кальмаров, заложили основу для быстрого развития нейрофизиологии в 1930-х и 1940-х годах.

[3] Шван HP. 2001. Концепция биоимпеданса с самого начала: эволюция и личные исторические воспоминания. Учеб. IX Конференция по биоимпедансу, Осло, Норвегия

[bio-4] Перейти обратно: ^а ^б Хаксли, Эндрю . «Кеннет Стюарт Коул» . Проверено 14 июня 2007 г.

[5] «Архив товарищей APS» . Американское физическое общество . (поиск по 1931 году и учреждению Колумбийского университета)

[NAS-6] «Кеннет С. Коул» . Национальная академия наук . Проверено 18 сентября 2016 г.

[AAAS-7] «Книга участников, 1780–2010: Глава C» (PDF) . Американская академия искусств и наук . Проверено 18 сентября 2016 г.

[8] Браун, Б.Х.; Смоллвуд, Р.Х.; Барбер, округ Колумбия; Лоуфорд, ПВ; Шланг, ДР (1999). Медицинская физика и биомедицинская инженерия . Книги о черепахе. п. 736. ИСБН 9780613919692 .

[9] Коул, Канзас; Кертис, HJ (20 сентября 1938 г.). «Электрическое сопротивление Нителлы во время активности» . Журнал общей физиологии . 22 (1): 37–64. дои : 10.1085/jgp.22.1.37 . ISSN 0022-1295 . ПМЦ 2213729 . ПМИД 19873091 .

[10] Коул, Кеннет С.; Гуттман, Рита М. (20 мая 1942 г.). «Электрическое сопротивление лягушачьего яйца» . Журнал общей физиологии . 25 (5): 765–775. дои : 10.1085/jgp.25.5.765 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142534 . ПМИД 19873312 .

[:0-11] Перейти обратно: ^а ^б Коул, Канзас; Кертис, HJ (20 мая 1939 г.). «Электрическое сопротивление гигантского аксона кальмара во время активности» . Журнал общей физиологии . 22 (5): 649–670. дои : 10.1085/jgp.22.5.649 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142006 . ПМИД 19873125 .

[12] Коул, Канзас; Ходжкин, Ал. (20 мая 1939 г.). «Сопротивление мембраны и протоплазмы гигантского аксона кальмара» . Журнал общей физиологии . 22 (5): 671–687. дои : 10.1085/jgp.22.5.671 . ISSN 0022-1295 . ПМК 2142005 . ПМИД 19873126 .

[13] «Кейси Коул» . www.sas.upenn.edu . Проверено 6 мая 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Базы данных авторитетного контроля
International	FAST ISNI VIAF WorldCat
National	Germany Israel United States Netherlands
Academics	Scopus zbMATH
People	Deutsche Biographie
Other	SNAC IdRef