Эдвард Чанг (нейрохирург)
Эдвард Чанг | |
|---|---|
| Рожденный | Эдвард Ф. Чанг |
| Альма-матер | Калифорнийский университет, Сан-Франциско |
| Известный | Нейрохирургия |
| Научная карьера | |
| Поля | Нейронаука |
| Учреждения | Кафедра неврологической хирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско |
Эдвард Чанг — американский нейрохирург и учёный. Он является заведующим кафедры неврологической хирургии Джоан и Сэнди Вейл Калифорнийского университета в Сан-Франциско и заслуженным профессором Джин Робертсон.
Чанг специализируется на оперативном картировании головного мозга для обеспечения безопасности и эффективности операций по лечению судорог и опухолей головного мозга, а также на микронейрохирургии для лечения заболеваний черепных нервов, таких как невралгия тройничного нерва и гемифациальный спазм. В 2020 году Чанг был избран членом Национальной медицинской академии. [ 1 ] за «расшифровку функционального плана речи в коре головного мозга человека, новаторство в передовых клинических методах картирования мозга человека и разработку новых трансляционных нейропротезных технологий для парализованных пациентов». [ 2 ] [ 3 ]
Академическая карьера
[ редактировать ]Чанг учился в медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Франциско, где он также проходил стажировку по нейрофизиологии слуховой коры под руководством профессора Майкла Мерцениха . Позже он прошел ординатуру по нейрохирургии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско и обучался под руководством доктора Митчела Бергера по лечению опухолей головного мозга, доктора Николаса Барбаро по лечению эпилепсии и доктора Майкла Лоутона по лечению сосудистых заболеваний. Во время резидентуры он проходил постдокторскую стажировку в области когнитивной нейробиологии человека у доктора Роберта Найта в Калифорнийском университете в Беркли. [ 4 ]
Чанг поступил на факультет нейрохирургии UCSF в 2010 году и был назначен заведующим кафедрой в 2020 году. [ 4 ]
Научный вклад
[ редактировать ]Чанг внес фундаментальный вклад в понимание нейронного кода речи и нейропсихиатрических состояний человеческого мозга. [ 5 ]
Чанг был пионером в использовании прямых электрофизиологических записей высокой плотности из коры головного мозга, что позволило ему и его коллегам определить избирательную настройку корковых нейронов на определенные акустические и фонетические особенности согласных и гласных. [ 6 ] Его лаборатория обнаружила нейронное кодирование голосовых сигналов в просодической интонации английского языка и лексических тонах китайского языка. [ 7 ] Лаборатория Чанга определила, как слуховая кора обнаруживает временные ориентиры, такие как начало и акустические границы в сигнале речевой оболочки, для извлечения слогов и моделей ударения. [ 8 ] важно для ритмичности и разборчивости речи.
Общий вывод его работы заключается в том, что внутреннее фонологическое представление звуков речи является результатом сложных слуховых вычислений в СТГ; включая такие процессы, как адаптация, усиление контраста, нормализация, комплексная спектральная интеграция, нелинейная обработка, прогнозирование и временная динамика. [ 9 ]
Его лаборатория продемонстрировала, что верхняя височная доля имеет решающее значение для сознательного восприятия речи. То есть он необходим не только для обнаружения звуков речи, но и для их интерпретации. Например, они показали, как верхняя височная кора может выборочно обслуживать один голос, когда присутствует несколько голосов. [ 10 ] и как он восстанавливает недостающие звуки в словах, когда сегмент фонемы заменяется шумом. [ 11 ]
Чтобы решить проблему потока информации при слуховой обработке речи, Чанг и его коллеги продемонстрировали, что первичная слуховая кора не может быть критическим фактором фонологической обработки в СТГ. Они показали, что как первичные, так и непервичные области STG активируются параллельно и что прерывание первичной слуховой коры посредством электрической стимуляции и абляции не имеет существенных последствий для слухового распознавания слов. [ 12 ] И наоборот, прерывание левой СТГ ухудшает слуховое распознавание слов. Вместо последовательной прямой обработки в классической модели вентрального потока они предлагают альтернативную модель, в которой входные данные могут иметь таламическое происхождение, слуховая обработка слов опосредована рекуррентной обработкой в STG, а репрезентации слов возникают из зависящей от времени динамики популяции СТГ-нейроны. [ 13 ]
Лаборатория Чанга также изучает основы производства речи — нейробиологические механизмы, которые управляют тем, как мы говорим. Он и его коллеги определили, как различные участки сенсомоторной коры контролируют определенные движения речевого тракта, включая губы, челюсть, язык и гортань. [ 14 ] С помощью кортикальных записей и картирования электрической стимуляции Чанг продемонстрировал существование двойных моторных представлений гортани в каждом полушарии. [ 15 ] Это открытие пересмотрело давнюю «гомункулусную» функциональную организацию моторной коры человека. Дорсальная кора гортани — это область, которая отвечает за контроль интонационной высоты голоса при разговоре и при стимуляции может вызвать вокализацию. Было высказано предположение, что эта область могла иметь решающее значение для эволюции речи у людей. [ 16 ]
Чанг предположил, что средняя прецентральная извилина является важной областью планирования речи для артикуляции, функция, которая традиционно приписывалась зоне Брока в задней нижней лобной извилине . [ 17 ] Эта новая область мозга перекрывается с дорсальной корой гортани и обладает уникальными интегративными функциями, включая обработку слуха. [ 18 ] и чтение и правописание. Он продемонстрировал, что хирургическая резекция опухоли в левой прецентральной извилине может привести к апраксии речи — состоянию, при котором нарушается артикуляционная беглость речи, несмотря на нормальные речевые функции и сохранную орофациальную двигательную силу. [ 19 ] Напротив, резекции в зоне Брока могут вызвать трудности с подбором слов, но редко приводят к нарушению плавности речи при афазии Брока. [ 20 ]
Команда Чанга применила свои открытия в области контроля речи для разработки новой нейропротезной технологии, предназначенной для восстановления общения у пациентов, потерявших способность говорить. В 2019 году они продемонстрировали, что можно синтезировать понятные речевые предложения из корковых записей активности мозга. [ 21 ] В 2021 году в рамках клинического исследования BRAVO команда продемонстрировала первую успешную расшифровку полных слов и предложений по мозговой активности человека, который был тяжело парализован после инсульта ствола мозга и не мог говорить более 15 лет. [ 2 ] Впоследствии они расширили этот подход, чтобы продемонстрировать первый успешный синтез речи и контроль над цифровым аватаром лица, а также высокопроизводительное декодирование текста с большим словарным запасом. [ 22 ] [ 23 ]
Чанг также провел исследование, чтобы понять и лечить нейропсихиатрические состояния, такие как депрессия и хроническая боль . В 2014–2019 годах Чанг возглавлял межинституциональный проект в рамках американской инициативы BRAIN, направленный на разработку новой технологии медицинского оборудования для лечения тяжелых рефрактерных нейропсихиатрических состояний. [ 24 ] Он и его коллеги разработали новые методы записи и точной стимуляции очаговых областей мозга для облегчения депрессии и тревоги. [ 25 ] а также методы обнаружения и мониторинга симптомов депрессии по активности мозга. [ 26 ]
В 2021 году в рамках одобренного FDA клинического исследования они продемонстрировали первое успешное применение замкнутой глубокой стимуляции мозга для лечения депрессии, при которой точная фокальная стимуляция применяется эпизодически, когда записи мозга обнаруживают депрессивные состояния. [ 27 ] В 2023 году Прасад Ширвалкар, невролог боли из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, и Чанг продемонстрировали прямые закономерности активности мозга, которые предсказывают хроническую боль. [ 28 ]
Награды
[ редактировать ]| 2023 | Победить приз | Общество нейрохирургов |
| 2022 | Премия Праделя [ 29 ] | Национальная академия наук |
| 2020 | Национальная медицинская академия | Национальные академии |
| 2018 | Боуз, биомедицинский исследователь | Фонд Уильяма К. Боуза |
| 2015 | Блаватник, национальный лауреат в области наук о жизни | Фонд семьи Блаватник |
| 2015 | Робертсон Следователь | Нью-Йоркский фонд стволовых клеток |
| 2014 | Премия Макнайта за память и когнитивные расстройства | Благотворительный фонд Макнайта по нейронаукам |
| 2011 | Премия нового новатора директора НИЗ (DP2) | Национальные институты здравоохранения (NIH) |
| 2011 | Премия Клингенштейна в области нейронаук, стипендиат Эберта | Фонд Эстер А. и Джозефа Клингенштейнов |
| 2009 | Путь к премии Независимости | K99/R00 НИХ НИНДС |
| 2009 | Премия Рональда Биттнера | Американская ассоциация нейрохирургов |
| 2008 | Стипендия Уайлдера Пенфилда | Конгресс нейрохирургов (ЦНС) |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Национальная медицинская академия избирает 100 новых членов» . 19 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Беллак, Пэм (14 июля 2021 г.). «Прослушивание мозга, чтобы помочь парализованному человеку заговорить» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 22 июля 2021 г.
- ^ Уиллингем, Эмили. «Новый мозговой имплантат передает полные слова на основе нейронных сигналов» . Научный американец .
- ^ Перейти обратно: а б «Эдвард Чанг, доктор медицинских наук, назначил Джоан и Сэнфорд И. Вейл заведующими отделением неврологической хирургии» . Медицинская школа UCSF . Проверено 19 июня 2023 г.
- ^ Эрнандес, Даниэла (2 сентября 2022 г.). «Как интерфейсы мозг-компьютер могут восстановить речь и помочь бороться с депрессией» . Уолл Стрит Джорнал . ISSN 0099-9660 . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ «Исследователи наблюдают, как наш мозг превращает звуки в слова» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР .
- ^ «Правда? Действительно. Как наш мозг определяет, что означают слова, основываясь на том, как они сказаны» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР .
- ^ «Громкость гласных помогает мозгу разбивать речь на слоги» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР .
- ^ Бхая-Гроссман, Илина; Чанг, Эдвард Ф. (4 января 2022 г.). «Речевые вычисления верхней височной извилины человека» . Ежегодный обзор психологии . 73 (1): 79–102. doi : 10.1146/annurev-psych-022321-035256 . ISSN 0066-4308 . ПМЦ 9447996 . ПМИД 34672685 .
- ^ Бек, Мелинда (23 апреля 2012 г.). «Чему нас учат коктейльные вечеринки» . Уолл Стрит Джорнал . ISSN 0099-9660 . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ «Ваш мозг заполняет пробелы в слухе, даже если вы этого не замечаете» . Новый учёный . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ «Мозг обрабатывает речь параллельно с другими звуками» .
- ^ Бхая-Гроссман, Илина; Чанг, Эдвард Ф. (4 января 2022 г.). «Речевые вычисления верхней височной извилины человека» . Ежегодный обзор психологии . 73 (1): 79–102. doi : 10.1146/annurev-psych-022321-035256 . ISSN 0066-4308 . ПМЦ 9447996 . ПМИД 34672685 .
- ^ Бушар, Кристофер Э.; Месгарани, Нима; Джонсон, Кейт; Чанг, Эдвард Ф. (2013). «Функциональная организация сенсомоторной коры головного мозга человека для артикуляции речи» . Природа . 495 (7441): 327–332. дои : 10.1038/nature11911 . ISSN 1476-4687 . ПМК 3606666 . ПМИД 23426266 .
- ^ «Одно предложение с семью значениями раскрывает тайну человеческой речи» . Проводной . ISSN 1059-1028 .
- ^ Джарвис, Эрих Д. (04 октября 2019 г.). «Эволюция вокального обучения и разговорной речи» . Наука . 366 (6461): 50–54. doi : 10.1126/science.aax0287 . ISSN 0036-8075 .
- ^ Сильва, Александр Б.; Лю, Джесси Р.; Чжао, Линюнь; Леви, Дебора Ф.; Скотт, Терри Л.; Чанг, Эдвард Ф. (9 ноября 2022 г.). «Нейрохирургическая функциональная диссекция средней прецентральной извилины во время речевой деятельности» . Журнал неврологии . 42 (45): 8416–8426. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1614-22.2022 . ISSN 0270-6474 . ПМЦ 9665919 . ПМИД 36351829 .
- ^ Чунг, К.; Гамильтон, Лос-Анджелес; Джонсон, К.; Чанг, ЭФ (04 марта 2016 г.). Шинн-Каннингем, Барбара Дж. (ред.). «Слуховое представление звуков речи в моторной коре человека» . электронная жизнь . 5 : е12577. дои : 10.7554/eLife.12577 . ISSN 2050-084X . ПМК 4786411 . ПМИД 26943778 .
- ^ Леви, Дебора Ф.; Сильва, Александр Б.; Скотт, Терри Л.; Лю, Джесси Р.; Харпер, Сара; Чжао, Линюнь; Халлетт, Патрик В.; Куртефф, Гаррет; Уилсон, Стивен М.; Леонард, Мэтью К.; Чанг, Эдвард Ф. (27 марта 2023 г.). «Апраксия речи с фонологической алексией и аграфией после резекции левой средней прецентральной извилины: показательный случай» . Журнал нейрохирургии: практические уроки . 5 (13). дои : 10.3171/CASE22504 .
- ^ Эндрюс, Джон П.; Кан, Натан; Шпайдел, Бенджамин А.; Чанг, Джейсон Э.; Леви, Дебора Ф.; Уилсон, Стивен М.; Бергер, Митчел С.; Чанг, Эдвард Ф. (5 августа 2022 г.). «Диссоциация зоны Брока от афазии Брока у пациентов, перенесших нейрохирургические резекции» . Журнал нейрохирургии . 138 (3): 847–857. дои : 10.3171/2022.6.JNS2297 . ISSN 1933-0693 . ПМЦ 9899289 . ПМИД 35932264 .
- ^ Кэри, Бенедикт (24 апреля 2019 г.). «Ученые создают речь на основе сигналов мозга» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 .
- ^ Мецгер, Шон Л.; Литтлджон, Кайло Т.; Сильва, Александр Б.; Моисей, Дэвид А.; Ситон, Маргарет П.; Ван, Ран; Догерти, Максимилиан Э.; Лю, Джесси Р.; Ву, Питер; Бергер, Майкл А.; Журавлёва Инга; Ту-Чан, Аделин; Гангулы, Карунеш; Ануманчипалли, Гопала К.; Чанг, Эдвард Ф. (2023). «Высокопроизводительный нейропротез для декодирования речи и управления аватарами» . Природа . 620 (7976): 1037–1046. дои : 10.1038/s41586-023-06443-4 . ПМЦ 10826467 . ПМИД 37612505 .
- ^ «ИИ помогает пациенту, перенесшему инсульт, снова заговорить — важная веха в развитии технологий и нейронаук» .
- ^ Рирдон, Сара (01 июня 2015 г.). «Азартная ставка Пентагона на мозговые имплантаты, бионические конечности и боевые экзоскелеты» . Природа . 522 (7555): 142–144. дои : 10.1038/522142а . ISSN 1476-4687 .
- ^ «Исследователи обнаружили в человеческом мозге цепь грусти» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР .
- ^ Эрнандес, Даниэла (10 сентября 2018 г.). «Данные мозга могут считывать настроение и потенциально лечить депрессию» . Уолл Стрит Джорнал . ISSN 0099-9660 . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ Беллак, Пэм (04 октября 2021 г.). «Кардиостимулятор для мозга: до этого никакое лечение не помогало ее депрессии» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ Ранвал, Приянка (22 мая 2023 г.). «Ученые обнаружили в мозгу сигналы хронической боли» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 19 июля 2023 г.
- ^ «Объявлены лауреаты премии NAS 2022» .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Публикации Эдварда Чанга, проиндексированные Google Scholar
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
  | Эта биография американского ученого незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |