Jump to content

Кэрол А. Барнс

Кэрол А. Барнс
Альма-матер Калифорнийский университет, Риверсайд
Университет Оттавы
Карлтонский университет
Научная карьера
Поля Нейронаука , память , обучение
Учреждения Университет Аризоны
Докторантура Питер Фрид

Кэрол А. Барнс — американский нейробиолог профессор , психологии Аризоны в Университете . [ 1 ] С 2006 года она возглавляет кафедру Эвелин Ф. Макнайт по обучению и памяти в старении. [ 2 ] и является директором Института мозга Эвелин Ф. Макнайт. [ 3 ] Барнс был президентом Общества нейробиологии. [ 4 ] и является членом Американской ассоциации содействия развитию науки , [ 5 ] и иностранный член Королевского норвежского общества наук и литературы . [ 6 ] В 2018 году она была избрана членом Национальной академии наук . [ 7 ]

Барнс выпустил более 170 рецензируемых публикаций. [ 8 ] В целом ее исследования сосредоточены на нейрофизиологических и поведенческих изменениях, которые происходят в мозге во время старения. Понимание этих изменений может пролить свет на процессы, которые способствуют возрастным нейродегенеративным расстройствам, таким как болезнь Альцгеймера . Барнс также разработал лабиринт Барнса — задачу пространственной навигации, которая используется для оценки памяти, зависящей от гиппокампа. [ 1 ]

Олд-Мейн, Университет Аризоны в Тусоне

Образование

[ редактировать ]
Река Карлтонского университета

Барнс получила степень бакалавра гуманитарных наук в области психологии с отличием в Калифорнийском университете в Риверсайде в 1971 году. Она продолжила свое образование в Карлтонском университете, расположенном в Оттаве, Канада, получив степень магистра гуманитарных наук в области психологии в 1972 году. В 1977 году она окончила с отличием и степень доктора философии. Степень бакалавра психологии в Карлтонском университете . После окончания аспирантуры Барнс заняла должность постдокторанта в области нейропсихологии и нейрофизиологии на факультете психологии Университета Далхаузи , еще одной в институте нейрофизиологии Университета Осло , а также в области церебральных функций в Университетском колледже Лондона . [ 9 ]

Барнс занимает должность заведующего кафедрой обучения-памяти при старении в Институте мозга Эвелин Ф. Макнайт. Она также является профессором-регентом и директором отдела нейронных систем, памяти и старения в Университете Аризоны в Тусоне, штат Аризона. Барнс является частью Института BIO5, который финансируется Фондом технологий и исследований (TRIF). [ 10 ] В институте BIO5 она работает со студентами, занимающимися болезнью Альцгеймера и другими возрастными заболеваниями головного мозга. Барнс также преподает биологию рака, нейробиологию, психологию и физиологические науки. [ 11 ]

Исследовать

[ редактировать ]

Барнс участвует в исследовательском сообществе нейробиологов на национальном и местном уровне. Исследования Барнса охватывают 4 десятилетия и направлены на лучшее понимание старения мозга в связи с когнитивными заболеваниями. Интерес Барнс к нормативному старению мозга возник благодаря ее дедушке, когда она и ее семья заметили, что его память ухудшается. [ 12 ] Ее исследования проводятся с использованием животных моделей, таких как приматы и крысы, для изучения и понимания того, как память влияет на нормальный процесс старения мозга и на вовлеченные в него нейробиологические механизмы. Использование животных моделей в исследованиях Барнса привело к лечению аномального функционирования мозга, направленному на продление когнитивной продолжительности жизни пожилых людей. Характер исследований Барнса предполагает использование поведенческих, анатомических, электрофизиологических и молекулярных методов для изучения последствий нормального старения для мозга. [ 13 ] Большинство областей ее исследований включают изучение и наблюдение структуры гиппокампа в мозге крыс и обезьян, наблюдение и запись синаптической передачи сигналов от клетки к клетке, а также секвенирование генома.

Лабиринт Барнса

[ редактировать ]

Чтобы изучить пространственное обучение и память, Кэрол Барнс использовала лабиринт, чтобы проверить, могут ли мыши запомнить расположение спасательного ящика на платформе. Лабиринт Барнса стал стандартным инструментом тестирования памяти в лабораториях. Лабиринт Барнса, разработанный в 1979 году, стал альтернативой изучению памяти без использования внешних наград или наказаний, а также снизил стресс, оказываемый животному на протяжении всего процесса.

Лабиринт Барнса

Первоначальное исследование представляло собой платформу (диаметром 122 см), поднятую на 91 см над полом, с 18 круглыми отверстиями (диаметром 9,5 см), равномерно расположенными по периметру. Под одним из отверстий находится черный спасательный короб или любой темный цвет, контрастный к цвету платформы; остальные отверстия ведут к ложным спасательным ящикам.

Исследование состояло из 3 вариантов эксперимента. Сначала мыши просто нужно было найти спасательную камеру, расположенную под одним из отверстий. Во-вторых, спасательную камеру переместили в отверстие, повернутое на 120–140 градусов относительно исходного отверстия; исходное отверстие было закрыто. В-третьих, использовался тот же метод, что и во втором варианте, за исключением того, что исходное отверстие не было закрыто. Барнс и ее команда обнаружили, что в целом мыши-самцы показали лучшие результаты во всех вариантах эксперимента. Кроме того, они обнаружили, что молодые мыши также показали лучшие результаты во всех вариантах, в то время как старшие мыши демонстрировали заметные трудности во вариантах 2 и 3. Это свидетельствовало о возрастных нарушениях пространственной памяти . [ 14 ]

Гиппокамп

Используя методы МРТ , Барнс и ее команда смогли увидеть, что в мозге грызунов нормального возраста размер гиппокампа не изменился. Вместо этого изменился объем кортикального серого вещества . Эта животная модель позволила понять, как выглядит мозг во время нормального функционирования человека. Исходя из этого, его сравнивали с мозгом, дегенеративным из-за болезни Альцгеймера (у грызунов не наблюдается болезни Альцгеймера). Эти данные показывают, что при нормальном старении гиппокамп остается того же размера, его функция может снижаться по сравнению с функциями других областей мозга. [ 15 ]

Глядя глубже в пораженную ткань, визуализация отдельных клеток показала, что существует три основных типа клеток, составляющих гиппокамп. При наблюдении клеточной активности и количества клеток гиппокампа крыс было обнаружено, что СА1 и СА3 пирамидные клетки продолжали оставаться активными и иметь тот же объем. Однако количество гранулярных клеток зубчатой ​​извилины с возрастом постоянно уменьшалось; Функция этих клеток также снизилась, что привело Барнс и ее команду к выводу, что эти клетки извилины являются слабым звеном гиппокампа, участвующего в памяти. [ 16 ]

Исследования приматов

[ редактировать ]
Области мозга, участвующие в формировании памяти

Помимо работы над моделями грызунов, Барнс помог продвинуть область исследований нормативного старения, используя модели приматов, в частности макак . Прежде всего, ранние работы Барнса на макаках помогли связать воедино нейробиологические данные, полученные от грызунов, и данные функциональной визуализации пожилых людей. В статье « Нарушение памяти у пожилых приматов связано с региональной сетевой дисфункцией » Барнс и ее команда показали, что у пожилых обезьян наблюдаются значительные нарушения распознавания объектов.

Кроме того, у пожилых обезьян наблюдалась более низкая плотность тормозных соматостатин-положительных интернейронов в субобласти CA3 гиппокампа. Эти интернейроны отвечают за регуляцию активности возбуждающих нейронов в гиппокампе. При меньшей плотности интернейронов базовая частота возбуждения возбуждающих нейронов CA3 была повышена. Это открытие связано с повышенной активностью гиппокампа, показанной в исследованиях изображений пожилых людей. Как снижение плотности интернейронов, так и увеличение базовой частоты импульсов в гиппокампе были связаны с плохим когнитивным восприятием. [ 17 ]

Кроме того, в статье «Доказательства эволюционно консервативной схемы кодирования памяти в гиппокампе млекопитающих» Барнс и ее команда нашли доказательства того, что всем млекопитающим требуется одинаковое количество нейронов в гиппокампе для кодирования воспоминаний об одном опыте. Это открытие предполагает, что высокие млекопитающие используют стабильное количество нейронов для кодирования аналогичного опыта виртуальной реальности. Однако из-за вариативного размера гиппокампа доля нейронов, используемых для кодирования опыта, различается. У грызунов самый маленький гиппокамп, и поэтому они используют 40% нейронов своего гиппокампа для кодирования, приматы, кроме человека, имеют гиппокамп большего размера и используют 4%, и, наконец, люди имеют самый большой гиппокамп и используют примерно 2,5% нейронов своего гиппокампа для эмпирического кодирования. [ 18 ]

Барнс также провел исследование, чтобы наблюдать изменения исполнительных функций по мере нормативного старения. Исполнительные функции — это процессы более высокого порядка, в которых принимают участие люди, такие как внимание, принятие решений, контроль импульсов и эмоциональный контроль. Эти функции опосредуются деятельностью префронтальной коры . Вновь изучая макак , Барнс и ее команда сосредоточились на двух аспектах управляющих функций: контроле и обновлении внимания, а также переключении установок . Внимательный мониторинг и обновление позволяют изменять поведение с соответствующими изменениями правил. Например, когда представлены два варианта, один изначально является правильным выбором; однако, когда правильный выбор меняется на второй вариант, мониторинг внимания и обновление помогают скорректировать изменение правила и изменить поведение, чтобы сделать правильный выбор. Изменение поведения осуществляется посредством процесса проб и ошибок, который помогает связать правильный выбор с определенным поведением. Барнс и ее команда обнаружили, что пожилым обезьянам необходимо большее количество испытаний, чтобы точно учесть изменение правил. Предполагается, что исполнительная система, отвечающая за мониторинг и обновление внимания, ухудшается с возрастом.

Чтобы изучить смещение установок, то есть способность бессознательно переключать внимание между задачами, сохраняя при этом точность, Барнс предложил макакам тест на распознавание ранее изученных объектов. Затем она представила мешающие объекты, что потребовало переключения между выбором объектов и оценкой новых объектов. Ее результаты показали, что старшие обезьяны лучше справлялись с распознаванием объектов при таком вмешательстве, чем молодые обезьяны. Таким образом, способности к переключению установок, по-видимому, сохраняются, а то и усиливаются с возрастом.

Однако наиболее важным открытием этих исследований является то, что два аспекта исполнительной функции — мониторинг и обновление и переключение установок — оказались независимыми системами, на которые с возрастом воздействует по-разному. Таким образом, Барнс и ее команда предполагают, что изменения в префронтальной коре могут быть результатом старения, но разные ее субрегионы демонстрируют разные закономерности старения. [ 19 ]

Последний исследовательский вклад Кэрол А. Барнс включает изучение пространственных сетей и пространственной памяти у стареющих макак. Барнс и ее команда изучали активность мозга в четырех различных условиях движения: клетках, сидении, ходьбе по беговой дорожке и свободном хождении в пространстве. Исследование показало, что молодые макаки имеют разные пространственные сети для всех четырех различных состояний. Однако у пожилых обезьян наблюдалась менее дискретная активность пространственных сетей. То есть все условия вызывали активацию одной и той же недифференцированной сети. Это открытие предполагает, что динамические изменения сети являются возможным объяснением дефицита пространственного познания. Другими словами, сети пространственной обработки с возрастом становятся менее точными и могут способствовать потере пространственной памяти или спутанности сознания. [ 20 ]

Наставничество

[ редактировать ]

Барнс получила признание своих коллег и общественности за ее работу по расширению возможностей женщин и малообеспеченных слоев населения в области нейробиологии. В 2010 году она получила Премию Мики Солпитера за заслуги перед жанром. [ 12 ] который «награждает людей с выдающимися карьерными достижениями в области нейробиологии, которые также активно способствуют профессиональному развитию женщин в нейробиологии». [ 21 ]

Кроме того, она является активным участником исследовательской программы НИЗ для малообеспеченных учащихся старших классов, доступа меньшинств к исследовательской карьере и программы достижений Макнейра. В 2013 году Барнс выступила с программной речью на Празднике женщин в неврологии под названием «Развивающееся лицо неврологии: роль женщин и глобализация». [ 12 ]

Награды и почести

[ редактировать ]
  • 1969: Летняя исследовательская стипендия Национального научного фонда. Летняя исследовательская стипендия Национального научного фонда.
  • 1972–74: Стипендия для выпускников Онтарио Стипендия для выпускников Онтарио
  • 1979–81: Премия Национальной исследовательской службы НИЗ.
  • 1981–82: Постдокторская стипендия НАТО в области естественных наук.
  • 1984–89: Премия за развитие исследовательской карьеры.
  • 1989–94: Премия ADAMHA за развитие ученых-исследователей, Национальный институт психического здоровья.
  • 1994–99: Премия ADAMHA за развитие ученых-исследователей, Национальный институт психического здоровья.
  • 2004 – настоящее время: иностранный член Норвежского королевского общества естественных наук.
  • 2004–14: Премия MERIT, Национальный консультативный совет по проблемам старения.
  • 2004–14: профессор Риджентс, Университет Аризоны.
  • 2006 – настоящее время: Заведующий кафедрой Эвелин Ф. Макнайт «Обучение и память в процессе старения».
  • 2009 – настоящее время: научный сотрудник Американской ассоциации содействия развитию науки.
  • 2010: Премия DB Marquis в области поведенческой неврологии, 6-й отдел APA, 2009 г.
  • 2010: Премия DB Marquis Behavioral Neuroscience в области поведенческой нейронауки, 6-й отдел APA, 2010 г.
  • 2010: Премия Мики Солпитера за заслуги перед жизнью
  • 2011 – настоящее время: научный сотрудник Галилео, Научный колледж, Университет Аризоны.
  • 2013: Премия Ральфа Джерарда в области неврологии
  • 2014: Премия APA за выдающийся научный вклад
  • 2017: Премия Quad-L
  • 2017: Премия MOCA Local Genius
  • 2018: Национальная академия наук [ 22 ]
  1. ^ Перейти обратно: а б «Кэрол Барнс» . Кафедра психологии Университета Аризоны. Архивировано из оригинала 25 мая 2014 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  2. ^ «Эвелин Ф. Макнайт подарила кафедру обучения и памяти в старении» . Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт, Университет Аризоны. 11 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 19 сентября 2013 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  3. ^ «Институт мозга Макнайта при Университете Аризоны» . Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт, Университет Аризоны. Архивировано из оригинала 25 мая 2014 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  4. ^ «Общество нейронаук – президенты SfN» . Общество нейробиологии. 26 ноября 2013 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  5. ^ «Стипендиаты | AAAS MemberCentral» . Американская ассоциация содействия развитию науки . Архивировано из оригинала 25 мая 2014 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  6. ^ «Курс науки для иностранных участников» . Королевское норвежское общество наук и литературы. Архивировано из оригинала 22 декабря 2013 г. Проверено 25 мая 2014 г.
  7. ^ «Выборы НАН 1 мая 2018 года» . www.nasonline.org .
  8. ^ «Домашняя страница Фонда Грубера | Фонд Грубера» . Gruberprizes.org. 03.03.2014 . Проверено 25 мая 2014 г.
  9. ^ «Кэрол А. Барнс | Фонд Грубера» . gruber.yale.edu . Проверено 24 апреля 2020 г.
  10. ^ «Почему BIO5 | Институт BIO5» . bio5.org . Проверено 28 марта 2020 г.
  11. ^ «Колледж естественных наук, психология» . Университет Аризоны . 2020. Архивировано из оригинала 15 августа 2020 года . Проверено 25 апреля 2020 г.
  12. ^ Перейти обратно: а б с Шерва, Кара (2015). «Кэрол Барнс: выдающийся голос в области неврологии старения и сторонница участия женщин в неврологии» . Звуковая неврология: студенческий журнал по неврологии . 2 .
  13. ^ «Кэрол Барнс | Факультет психологии» . Psychology.arizona.edu . Проверено 28 марта 2020 г.
  14. ^ Гавель, Кинга; Гибула, Ева; Маршалек-Грабска, Марта; Филаровска, Иоанна; Котлинска, Иоланта Х. (01 января 2019 г.). «Оценка пространственного обучения и памяти в задаче лабиринта Барнса у грызунов - методологическое рассмотрение» . Архив фармакологии Наунина-Шмидеберга . 392 (1): 1–18. дои : 10.1007/s00210-018-1589-y . ISSN   1432-1912 . ПМК   6311199 . ПМИД   30470917 .
  15. ^ Самсон, Рэйчел Д.; Барнс, Кэрол А. (2013). «Влияние старения мозговых цепей на познание» . Европейский журнал неврологии . 37 (12): 1903–1915. дои : 10.1111/ejn.12183 . ISSN   0953-816X . ПМЦ   3694726 . ПМИД   23773059 .
  16. ^ Барнс, Кэрол А. (3 октября 2011 г.). «Тайны старения: как выглядит нормально стареющий мозг?» . Отчеты о биологии F1000 . 3:22 . дои : 10.3410/B3-22 . ISSN   1757-594X . ПМК   3186042 . ПМИД   22003369 .
  17. ^ Грей, Дэниел Т.; Барнс, Кэрол А. (26 декабря 2019 г.). «Эксперименты на макаках дают важное представление о возрастных изменениях когнитивных и сенсорных функций» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (52): 26247–26254. Бибкод : 2019PNAS..11626247G . дои : 10.1073/pnas.1902279116 . ISSN   0027-8424 . ПМК   6936691 . ПМИД   31871147 .
  18. ^ Уикстед, Джон Т.; Голдингер, Стивен Д.; Сквайр, Ларри Р.; Кун, Джоэл Р.; Папеш, Меган Х.; Смит, Крис А.; Трейман, Дэвид М.; Штайнмец, Питер Н. (30 января 2018 г.). «Кодирование эпизодической памяти в гиппокампе человека» . Труды Национальной академии наук . 115 (5): 1093–1098. Бибкод : 2018PNAS..115.1093W . дои : 10.1073/pnas.1716443115 . ISSN   0027-8424 . ПМК   5798361 . ПМИД   29339476 .
  19. ^ Грей, Дэниел Т.; Смит, Энн К.; Берк, Сара Н.; Газзали, Адам; Барнс, Кэрол А. (30 марта 2017 г.). «Старение у макак независимо влияет на обновление внимания, мониторинг и аффективное переключение» . Поведенческие исследования мозга . 322 (Часть Б): 329–338. дои : 10.1016/j.bbr.2016.06.056 . ISSN   0166-4328 . ПМЦ   5493156 . ПМИД   27368416 .
  20. ^ Энгл, Джеймс Р.; Мачадо, Кристофер Дж.; Перментер, Мишель Р.; Фогт, Джули А.; Маурер, Эндрю П.; Буллери, Алисия М.; Барнс, Кэрол А. (30 ноября 2016 г.). «Сетевые паттерны, связанные с навигационным поведением, изменяются у пожилых нечеловеческих приматов» . Журнал неврологии . 36 (48): 12217–12227. doi : 10.1523/JNEUROSCI.4116-15.2016 . ISSN   0270-6474 . ПМК   5148220 . ПМИД   27903730 .
  21. ^ «Награды» . www.sfn.org . Проверено 28 марта 2020 г.
  22. ^ «Доктор Кэрол А. Барнс - Почести и награды | Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт» . embi.arizona.edu . Проверено 28 марта 2020 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c33595c854d0e56ba4fdd976cf069fd6__1706725980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c3/d6/c33595c854d0e56ba4fdd976cf069fd6.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Carol A. Barnes - 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.)