Рэймонд Майкл Гейз

Рэймонд Майкл Гейз
Рожденный	( 1927-06-22 ) 22 июня 1927 г.
Умер	11 сентября 2012 г. (11 сентября 2012 г.) (85 лет)
Награды	Лекция ежегодного обзора премии Физиологического общества (1977)
Научная карьера
Поля	Нейронауки , Электрофизиология

Рэймонд Майкл «Майк» Гейз, FRS (22 июня 1927 — 11 сентября 2012) — британский нейробиолог .

Он был первым человеком, который использовал методы электрофизиологической регистрации для изучения формирования, развития и регенерации нервной системы. Он работал в основном над зрительной системой лягушек и рыб. Он установил, что нервные связи пластичны , т. е. в ходе нормального развития волокна сетчатки постоянно меняют связи, которые они образуют с мозгом.

Гейз был заместителем директора Национального института медицинских исследований (предшественника Института Фрэнсиса Крика ) с 1977 по 1983 год. В 1986 году он стал почетным профессором Эдинбургского университета , где на разных этапах работал на кафедре физиологии. своей карьеры. Он был избран членом Королевского общества Эдинбурга в 1964 году и Королевского общества (Лондон) в 1972 году.

он работал редактором журнала «Развитие» . С 1976 по 1988 год

Ранняя жизнь и образование

Майк Гейз родился в Англии, но переехал с семьей в Шотландию, когда ему было двенадцать лет. У него было очень мало школьного образования, и он получил образование в основном у частных репетиторов дома. В шестнадцать лет его приняли на изучение медицины в Эдинбургский колледж хирургов . После получения медицинского образования в 1949 году он был принят в Баллиол-колледж в Оксфорде для изучения физиологии. Он начал исследования для своей докторской степени в 1950 году под руководством Джорджа Гордона. После получения докторской степени в 1953 году он провёл два года обязательной военной службы в качестве врача.

Личная жизнь

В 1957 году Гейз женился на Робинетте (Робин) Мэри Армфелт. Харриет родилась в 1958 году, а Ханна и Джулиан — в 1959 году. Гейз наслаждался семейной жизнью, гулял по холмам и играл на флейте. Он начал писать книгу о собственности на землю в Шотландии после того, как вышел на пенсию, но у него развилось слабоумие, и он не смог ее закончить. Дома за ним присматривал Робин, пока это стало невозможно. Он умер в возрасте 85 лет.

Научная карьера

По окончании военной службы в 1955 году Гейз был назначен преподавателем физиологии в Эдинбургском университете . Он стал преподавателем физиологии в 1966 году. В 1970 году сэр Питер Медавар пригласил Гейза стать директором нового отдела биологии развития в Национальном институте медицинских исследований в Лондоне. Гейз принял приглашение. Он вернулся в Эдинбург в 1984 году и возглавил подразделение Совета медицинских исследований по развитию и регенерации нейронов. В 1992 году он вышел на пенсию, продолжив жить в Эдинбурге.

Нейронная пластичность и согласование систем

Гейз начал свои постдокторские исследования с повторения экспериментов Роджера Сперри . Эксперименты включали перерезание зрительного нерва у лягушек, вращение глаза и восстановление нерва. Зрение восстановилось. Сперри показал, что лягушки вели себя так, как будто видели мир перевернутым глазом. В то время как Сперри пришлось предположить анатомию на основе поведения лягушек, Гейз использовал электрофизиологическую запись, чтобы непосредственно изучить точную анатомию – точную структуру функциональных связей между сетчаткой (глазом) и тектумом (зрительной частью мозга лягушки, с помощью которой волокна сетчатки соединяются). Это был первый случай, когда электрофизиологические методы были использованы для изучения регенерации нервов . Эти первоначальные результаты показали, что Сперри был прав в своих анатомических предположениях.

На основе своих экспериментов Сперри предложил хемоаффинности теорию (то, что он затем назвал теорией нейрональной специфичности ). Сперри предположил, что каждое волокно сетчатки имеет уникальную химическую метку, а каждая часть тектума имеет уникальную метку. Согласно теории Сперри, существует жесткое правило (правило отображения), определяющее устанавливаемые связи: каждая метка волокна сетчатки может соединяться с одной и только одной тектальной меткой. Центральной особенностью теории является отсутствие взаимодействия между самими волокнами сетчатки при формировании структуры связей.

В ряде экспериментов Гейз и его коллеги показали, что правило отображения Сперри не может объяснить все результаты. Первый такой эксперимент был опубликован в 1963 году. Дьердь Секели разработал метод создания « сложных » глаз на эмбриональных стадиях у лягушек. Такие глаза были созданы путем соединения двух полуглазков двух разных глаз. Например, сложный глаз может быть результатом слияния двух передних (носовых) полуглаз. Гейз и его коллеги показали, что волокна сетчатки от каждой половины глаза покрывают всю покрышку (а не ограничиваются половиной покрышки, которая обычно получает волокна от носовой половины глаза). Гейз и его коллеги продолжили исследовать структуру регенерированных связей между сетчаткой и покровом после удаления части сетчатки, или части покрова, или части сетчатки и покрова. Во всех случаях со временем все, что осталось от сетчатки, соединилось по порядку со всем, что осталось от тектума.

Гейз продолжил исследование роста сетчатки и покровной оболочки во время нормального развития. Он показал, что сетчатка растет концентрически; тектум растет линейно. В этот период роста волокна сетчатки образуют функциональные связи с тектумом, и лягушка может видеть. Взгляд показал, что связи между глазом и мозгом должны образовываться и разрываться, а затем в непрерывном процессе возникают новые связи. Другими словами, во время развития волокна сетчатки постоянно «скользят», создавая и разрывая функциональные связи с покровной кишкой. В 1972 году «эта идея была весьма революционной». Несмотря на эту «пластичность», проекция от глаза к мозгу всегда была упорядоченной: соседние части сетчатки соединялись с соседними частями покровной кишки. «Правило сопоставления» оказалось менее жестким, чем то, что предполагал Сперри: не от клетки к клетке, а от системы к системе. Для описания этого процесса Гейз использовал термин «сопоставление систем».

Зрительные поля двух глаз у лягушек в некоторой степени перекрываются. То есть лягушки обладают бинокулярным зрением . Волокна сетчатки левого глаза соединяются с клетками правой покровной кишки (и наоборот). Затем нервный импульс передается дальнейшим клеткам слизистой оболочки. Некоторые из этих дополнительных клеток соединяются с определенными точками в другой тектуме. Таким образом, существуют части тектума, которые получают нервный импульс непосредственно от противоположного (контралатерального) глаза и импульс косвенно от другого (ипсилатерального) глаза. У нормального животного оба этих импульса стимулируются объектом, находящимся в одной и той же части поля зрения. Гейз и его коллеги заметили, что у животных с одним сложным глазом ипсилатеральная проекция через нормальный глаз часто была аномальной. Ученик Гейза и давний соратник Майк Китинг предложил возможную теорию, объясняющую эти результаты. Он предположил, что связи одного тектума с другим не являются результатом таких процессов, как хемоаффинность или согласование систем. Вместо этого связи формируются путем соединения этих нервов с одинаковыми пространственно-временными паттернами возбуждения: это он назвал функциональной гипотезой . Гейз и его коллеги проверили эту гипотезу в различных ситуациях и обнаружили, что она объясняет все результаты. Хотя Хебб предположил, что функциональное взаимодействие имеет решающее значение в обучении, а Хьюбель и Визель показали, что он играет роль в сохранении бинокулярного зрения у кошек. ранее не осознавалось, что функциональное взаимодействие важно для формирования точных нервных связей. Степень бинокулярного перекрытия полей зрения у лягушек меняется по мере развития лягушки и дальнейшего раздвижения глаз. В результате связи между тектами, определяемые функциональной гипотезой, изменяются. Эти связи, как и связи между глазом и его контралатеральной оболочкой, в ходе нормального развития являются «скользящими».