Джон Виксво
 | Эта биография живого человека слишком сильно опирается на ссылки на первоисточники . ( март 2014 г. ) |
Джон Виксво | |
|---|---|
| Рожденный | 6 октября 1949 г. |
| Научная карьера | |
| Поля | Биологическая физика |
| Учреждения | Университет Вандербильта |
Джон Питер Виксво-младший (родился 6 октября 1949 года) — физик-биолог из Университета Вандербильта . Он родился в Линчберге, Вирджиния , США .
Виксво известен своими работами в области биомагнетизма и электрофизиологии сердца .
Высшая школа
[ редактировать ]В 1970-х годах Виксво был аспирантом Стэнфордского университета , где работал под руководством физика Уильяма М. Фэрбенка , изучая магнитокардиографию .
Биомагнетизм
[ редактировать ]В 1977 году он стал доцентом кафедры физики и астрономии в Университете Вандербильта , где создал лабораторию по изучению физики живого состояния. В 1980 году он впервые измерил магнитное поле изолированного нерва, продев седалищный нерв лягушки через проволочный тороид с ферритовым сердечником и определив индуцированный ток с помощью СКВИДа магнитометра . [ 1 ] В то же время Виксво и Кен Суинни рассчитали магнитное поле нервного аксона. [ 2 ] За этой работой несколько лет спустя последовало первое детальное сравнение измеренного и рассчитанного магнитного поля, создаваемого одним нервным аксоном. [ 3 ]
В смежном направлении исследований Виксво сотрудничал с профессором Вандербильта Джоном Барахом для анализа информационного содержания биомагнитных и биоэлектрических сигналов. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Сердечная электрофизиология
[ редактировать ]Одним из наиболее важных вкладов Виксво в науку являются его работы в области электрофизиологии сердца. В 1987 году он начал сотрудничать с врачами Медицинской школы Вандербильта, в том числе с Дэном Роденом, для изучения распространения электрического тока в сердце собаки. [ 7 ] Эти исследования привели к открытию эффекта виртуального катода в сердечной ткани: при электростимуляции фронт волны потенциала действия возникал дальше от электрода в направлении, перпендикулярном волокнам миокарда, чем в направлении, параллельном им. [ 8 ]
Параллельно с этими экспериментальными исследованиями Виксво теоретически проанализировал эффект виртуального катода, используя модель бидомена — математическую модель электрических свойств сердечной ткани, учитывающую анизотропные свойства как внутриклеточного, так и внеклеточного пространства. Он впервые использовал модель бидомена для интерпретации биомагнитных измерений нитей сердечной ткани. [ 9 ] Виксво понял, что свойство неравных коэффициентов анизотропии в сердечной ткани (отношение электропроводности в направлениях, параллельных и перпендикулярных волокнам миокарда, различно во внутриклеточном и внеклеточном пространствах) имеет важные последствия для магнитного поля, связанного с распространяющимся потенциалом действия. фронт волны в сердце. Совместно с Нестором Сепульведой Виксво использовал метод конечных элементов для расчета характерной четырехкратной симметричной структуры магнитного поля, создаваемой распространяющимся наружу волновым фронтом. [ 10 ]
Неравные коэффициенты анизотропии оказывают еще большее влияние при электростимуляции сердца. Снова используя модель конечных элементов, Виксво, Рот и Сепульведа предсказали распределение трансмембранного потенциала вокруг униполярного электрода, пропускающего ток в пассивный двумерный слой сердечной ткани. [ 11 ] Они обнаружили, что область деполяризации под катодом простирается дальше в направлении, перпендикулярном волокнам, чем параллельно волокнам, и эту форму Виксво назвал «собачьей костью». Это предсказание сразу же объяснило эффект виртуального катода, обнаруженный экспериментально в сердце собаки; они наблюдали виртуальный катод в форме собачьей кости. Более поздние симуляции с использованием активной, зависящей от времени модели бидомена подтвердили этот вывод. [ 12 ]
Расчет трансмембранного потенциала униполярным электродом привел к еще одному предсказанию: области гиперполяризации, прилегающие к катоду в направлении, параллельном волокнам миокарда. Изменение поляризации стимула обеспечило механизм анодной стимуляции сердечной ткани. Чтобы проверить это предсказание экспериментально, Виксво освоил технику оптического картирования с использованием чувствительных к напряжению красителей , позволяющую измерять трансмембранный потенциал оптическими методами. Совместно с Марком Линем Виксво провел измерения возбуждения с высоким разрешением после стимуляции через униполярный электрод в сердце кролика и подтвердил четыре механизма электрической стимуляции — замыкание катода, разрыв катода, замыкание анода и разрыв анода — которые были предсказаны расчетами бидомена. . [ 13 ] (Катод и анод относятся к полярности стимула, а замыкание и разрыв указывают на то, произошло ли возбуждение после начала или окончания импульса стимула.) Более поздние эксперименты с использованием этой техники привели к предсказанию нового типа сердечной аритмии , которая Виксво назвал возвращение в атмосферу четырехлистника . [ 14 ]
СКВИД-магнитометры
[ редактировать ]В 1990-х годах Wikswo начала разработку СКВИД-магнитометров с высоким пространственным разрешением для картирования магнитного поля для использования как в биомагнитных исследованиях, так и в неразрушающем контроле. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Что характерно для работы Виксво, он одновременно разработал теоретические методы для изображения двумерного распределения плотности тока на основе измерений магнитного поля. [ 18 ]
ВИБРАЦИЯ
[ редактировать ]В первые два десятилетия 21-го века исследования Виксво уделяли особое внимание разработке и применению микро- и нано-устройств для оснащения и управления отдельными клетками. [ 19 ] В 2001 году он основал Институт интегративных биосистемных исследований и образования Вандербильта (VIIBRE) для содействия и расширения междисциплинарных исследований в области биофизических наук и биоинженерии в Вандербильте. Виксво переориентировал свои исследования на системную биологию , создавая микрофабрики для измерения клеточных свойств и разрабатывая математические модели клеточной сигнализации. Он разработал устройства «орган-на-чипе», содержащие небольшие популяции клеток, чтобы заполнить пробелы между клеточными культурами и моделями животных для использования в фармакологии и токсикологии . Эта работа привела к получению второй награды R&D 100 за микроформулятор MultiWell, который доставляет и удаляет среду клеточной культуры в каждую из 96 лунок микропланшета для токсикологических исследований.
Другие позиции
[ редактировать ]Он также входит в состав научных консультативных советов Hypres Inc. и CardioMag Imaging Inc. [ 20 ]
Краткое резюме
[ редактировать ]- 1970 г., бакалавр физики, Университет Вирджинии.
- 1973 г., магистр физики, Стэнфордский университет.
- 1975 г., доктор философии по физике, Стэнфордский университет.
- 1975–1977 научный сотрудник в области кардиологии, Медицинский факультет Стэнфордского университета.
- 1977–1982 Доцент физики, Университет Вандербильта.
- 1982-1988 Доцент физики, Университет Вандербильта
- 1988 – настоящее время профессор физики, Университет Вандербильта.
- 2001 – настоящее время Профессор Университета Гордона А. Кейна, Университет Вандербильта.
- 2001 – настоящее время профессор биомедицинской инженерии, Университет Вандербильта.
- 2001 – настоящее время профессор молекулярной физиологии и биофизики, Университет Вандербильта.
- 2001 – настоящее время Директор Института Вандербильта интегративных биосистемных исследований и образования.
- 2005 – настоящее время Профессор физики живого состояния, Университет Вандербильта.
Награды
[ редактировать ]| Год | Премия |
|---|---|
| 1980–1982 | Альфред П. Слоан, научный сотрудник |
| 1984 | Премия IR-100 за зонд нейромагнитного тока |
| 1989 | Член Американского физического общества |
| 1999 | Сотрудник Американского института медицинской и биологической инженерии |
| 2001 | Член Американской кардиологической ассоциации |
| 2005 | Член Общества биомедицинской инженерии |
| 2006 | Сотрудник Общества сердечного ритма |
| 2008 | Товарищ, IEEE |
| 2017 | Награда R&D 100 за микроформулятор MultiWell |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Виксво Дж. П. младший; Барах Дж. П.; Фриман Дж. А. (1980). «Магнитное поле нервного импульса: Первые измерения». Наука . 208 (4439): 53–55. Бибкод : 1980Sci...208...53W . дои : 10.1126/science.7361105 . ПМИД 7361105 .
- ^ Суинни К.Р., Виксво Дж.П. младший (1980). «Расчет магнитного поля потенциала действия нерва» . Биофизический журнал . 32 (2): 719–732. Бибкод : 1980BpJ....32..719S . дои : 10.1016/S0006-3495(80)85012-0 . ПМЦ 1327234 . ПМИД 7260298 .
- ^ Рот Б.Дж., Виксво Дж.П.младший (1985). «Магнитное поле одиночного аксона: сравнение теории и эксперимента» . Биофизический журнал . 48 (1): 93–109. Бибкод : 1985BpJ....48...93R . дои : 10.1016/S0006-3495(85)83763-2 . ПМК 1329380 . ПМИД 4016213 .
- ^ Виксво Дж. П. младший; Барах Дж. П. (1982). «Возможные источники новой информации в магнитокардиограмме». Журнал теоретической биологии . 95 (4): 721–729. Бибкод : 1982JThBi..95..721W . дои : 10.1016/0022-5193(82)90350-2 . ПМИД 7109652 .
- ^ Рот Б.Дж., Виксво Дж.П.младший (1986). «Электрически-тихие магнитные поля» . Биофизический журнал . 50 (4): 739–745. Бибкод : 1986BpJ....50..739R . дои : 10.1016/S0006-3495(86)83513-5 . ПМЦ 1329851 . ПМИД 3779008 .
- ^ Рот Б.Дж., Го В.К., Виксво Дж.П.младший (1988). «Влияние спиральной анизотропии на электрический потенциал и магнитное поле на верхушке сердца». Математические биологические науки . 88 (2): 191–221. дои : 10.1016/0025-5564(88)90042-9 .
- ^ Баджадж А.К., Копельман Х.А. ((Виксво Дж.П. младший)), Кэссиди Ф., Вусли Р.Л. , Роден Д.М. (1987). «Зависимое от частоты и ориентации влияние мексилетина и хинидина на проводимость в неповрежденном сердце собаки» . Тираж . 75 (5): 1065–1073. дои : 10.1161/01.cir.75.5.1065 . ПМИД 2436827 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Виксво Дж. П. младший; Альтемайер В; Бальсер-младший; Копельман Х.А.; Висяловский Т; Роден Д.М. (1991). «Эффекты виртуального катода при стимуляции сердечной мышцы: двумерные измерения in vivo» . Исследование кровообращения . 68 (2): 513–530. дои : 10.1161/01.res.68.2.513 . ПМИД 1991354 .
- ^ Рот Б.Дж., Виксво Дж.П.младший (1986). «Двухдоменная модель внеклеточного потенциала и магнитного поля сердечной ткани». Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 33 (4): 467–469. дои : 10.1109/TBME.1986.325804 . ПМИД 3957401 . S2CID 30462160 .
- ^ Сепульведа Н.Г., Виксво Дж.П. младший (1987). «Электрические и магнитные поля от двумерных анизотропных бисинцитиев» . Биофизический журнал . 51 (4): 557–568. Бибкод : 1987BpJ....51..557S . дои : 10.1016/S0006-3495(87)83381-7 . ПМЦ 1329928 . ПМИД 3580484 .
- ^ Сепульведа Н.Г., Рот Б.Дж., Виксво Дж.П. младший (1989). «Введение тока в двумерную анизотропную биобласть» . Биофизический журнал . 55 (5): 987–999. Бибкод : 1989BpJ....55..987S . дои : 10.1016/S0006-3495(89)82897-8 . ПМЦ 1330535 . ПМИД 2720084 .
- ^ Рот Б.Дж., Виксво Дж.П.младший (1994). «Электрическая стимуляция сердечной ткани: модель бидомена с активными свойствами мембраны». Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 41 (3): 232–240. дои : 10.1109/10.284941 . ПМИД 8045575 . S2CID 12706791 .
- ^ Виксво Дж. П. младший; Лин С.Ф.; Аббас Р.А. (1995). «Виртуальные электроды в сердечной ткани: общий механизм анодной и катодной стимуляции» . Биофизический журнал . 69 (6): 2195–2210. Бибкод : 1995BpJ....69.2195W . дои : 10.1016/S0006-3495(95)80115-3 . ПМЦ 1236459 . ПМИД 8599628 .
- ^ Лин С.Ф., Рот Б.Дж., Виксво Дж.П.младший (1999). «Повторный вход четырехлистника в миокард: исследование механизма индукции с помощью оптических изображений». Журнал сердечно-сосудистой электрофизиологии . 10 (4): 574–586. дои : 10.1111/j.1540-8167.1999.tb00715.x . ПМИД 10355700 . S2CID 8440276 .
- ^ Стейтон DJ, Ма Ю.П., Сепульведа Н.Г., Виксво Дж.П. (1991). «Магнитное картографирование высокого разрешения с использованием массива магнитометров SQUID». Транзакции IEEE по магнетизму . 27 (2): 3237–3240. Бибкод : 1991ITM....27.3237S . дои : 10.1109/20.133901 .
- ^ Виксво Дж. П. младший (1995). «СКВИД-магнитометры для биомагнетизма и неразрушающего контроля: важные вопросы и первоначальные ответы». Транзакции IEEE по прикладной сверхпроводимости . 5 (2): 74–120. Бибкод : 1995ITAS....5...74W . дои : 10.1109/77.402511 . S2CID 13145015 .
- ^ Дженкс В.Г., Садеги С.С., Виксво Дж.П. младший (1997). «Сквиды для неразрушающего контроля». Журнал физики D: Прикладная физика . 30 (3): 293–323. Бибкод : 1997JPhD...30..293J . дои : 10.1088/0022-3727/30/3/002 . S2CID 250886288 .
- ^ Рот Б.Дж., Сепульведа Н.Г., Виксво Дж.П.младший (1989). «Использование магнитометра для изображения двумерного распределения тока». Журнал прикладной физики . 65 (1): 361–372. Бибкод : 1989JAP....65..361R . дои : 10.1063/1.342549 .
- ^ Уокер Г.М., Сай Дж.Г., Ричмонд А., Чанг С.И., Стремлер М.А., Виксво Дж.П. (2005). «Влияние потока и диффузии на исследования хемотаксиса в микрофабрикатном генераторе градиентов» . Лаборатория на чипе . 5 (6): 611–618. дои : 10.1039/b417245k . ПМЦ 2665276 . ПМИД 15915253 .
- ^ «Профиль руководителя: Джон П. Виксво, доктор философии». [ мертвая ссылка ] , Bloomberg Businessweek, по состоянию на 21 января 2014 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Блюштейн, Адам (лето 2013 г.). «От органов к целостному человеку» . прото . Архивировано из оригинала 14 марта 2014 года . Проверено 14 марта 2014 г.
- Горман, Джессика (13 марта 2013 г.). «Кальмар может подхватить скрытую коррозию» . Новости науки . Проверено 14 марта 2014 г.
- Грохол, Джон М. (1 октября 2005 г.). «Разработка портативного детектора инфекционных заболеваний» . Психологический центр . Архивировано из оригинала 10 сентября 2015 года . Проверено 14 марта 2014 г.
- Шве, Филипп Ф.; Штейн, Бенджамин П. (май 2001 г.). «Детективы по кальмарам могут спасти миллиарды США» . Новости АПС . Проверено 14 марта 2014 г.
- Университет Вандербильта (9 декабря 2003 г.). «Малоизученные волны в сердце могут быть причиной неудачи дефибрилляции» . ScienceDaily . Проверено 14 марта 2014 г.
- «Малоизученные волны в сердце могут быть причиной неудачи дефибрилляции» .
