Кэрол А. Барнс

Использование внешних ссылок в этой статье может не соответствовать политикам или рекомендациям Википедии . Пожалуйста, улучшите эту статью , удалив лишние или неприемлемые внешние ссылки и преобразовав полезные ссылки, где это уместно, в сноски . ( Июль 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Кэрол А. Барнс, доктор философии. это невролог и А регентов профессор по психологии в Университете штата Аризона . ^[1] С 2006 года она возглавляет 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 иностранным членом Королевского Норвежского общества наук и литературы . ^[6] Она была избрана вНациональная академия наук в 2018 г. ^[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 навигационной памяти, которая используется для оценки памяти, зависящей от гиппокампа. ^[1]

Old Main, Университет Аризоны в Тусоне

Образование [ править ]

Барнс получила степень бакалавра психологии с отличием в Калифорнийском университете в Риверсайде в 1971 году. Она продолжила образование в Карлтонском университете, расположенном в Оттаве, Онтарио, Канада, получив степень магистра психологии в 1972 году. с отличием, доктор философии. по психологии Карлтонского университета . После ее дипломной работы Барнс заняла должность постдокторского исследователя в области нейропсихологии и нейрофизиологии на факультете психологии Университета Далхаузи , еще одном - в институте нейрофизиологии Университета Ослоаса , а также в отделе церебральной функции в Университете Ослоаса.Университетский колледж Лондона . ^[9]

Карьера [ править ]

В качестве директора Барнс занимает должность заведующего кафедрой обучения и памяти в 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 мозга. Барнс также преподает биологию рака, нейробиологию, психологию и физиологические науки. ^[11]

Исследование [ править ]

Барнс участвует в сообществе исследователей нейробиологии на национальном и местном уровнях. Исследования Барнса охватывают 4 десятилетия и направлены на лучшее понимание старения мозга в связи с когнитивными заболеваниями. Интерес Барнса к нормативному старению мозга связан с ее дедом, 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 задействованные нейробиологические механизмы. Использование животных моделей в исследованиях Барнса переводится в методы лечения аномального функционирования мозга, направленные на продление когнитивной жизни пожилых людей. Природа исследования Барнса предполагает использование поведенческих, анатомических, электрофизиологических и молекулярных методов для изучения влияния нормального старения на мозг. ^[13] Большинство областей ее исследований включает изучение и наблюдение структуры гиппокампа. в головном мозге крыс и обезьян, наблюдение и запись синаптической передачи сигналов от клетки к клетке и секвенирование генома.

Лабиринт Барнса [ править ]

Чтобы изучить пространственное обучение и память, Кэрол Барнс использовала лабиринт, чтобы проверить, могут ли мыши запомнить местоположение спасательного ящика на платформе. Barnes Maze стал стандартным инструментом тестирования памяти в лабораториях. Разработанный в 1979 году лабиринт Барнса стал альтернативой изучению памяти без использования внешнего вознаграждения или наказания, а также уменьшил стресс, оказываемый животным на протяжении всего процесса.

Первоначальное исследование состояло из платформы (диаметром 122 см), возвышающейся на 91 см над полом, с 18 круглыми отверстиями (диаметром 9,5 см), равномерно расположенными по периметру. Под одним из отверстий находится черный спасательный ящик или любой другой темный цвет, отличный от цвета платформы; остальные отверстия ведут к ложным спасательным ящикам.

Исследование состояло из 3 вариаций эксперимента. Во-первых, мыши просто нужно было найти спасательную камеру, которая находилась под одним из отверстий. Во-вторых, аварийную камеру переместили в отверстие, повернутое на 120-140 градусов от 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 самцы мышей показали лучшие результаты во всех вариантах эксперимента. Кроме того, они обнаружили, что молодые мыши также лучше работали во всех вариантах, в то время как более старые мыши демонстрировали заметные трудности в вариантах 2 и 3. Это показало старение ухудшения пространственной памяти . ^[14]

Пространственная память соответствует функционированию гиппокампа , в то время как маршрутное обучение задействует стриарные системы. В целом мыши и другие грызуны разного возраста изучали Т-образные лабиринты за одно и то же количество испытаний, но стратегии, используемые для изучения и запоминания лабиринтов, различались с возрастом. Молодые крысы преимущественно использовали стратегии «места», которые полагались на функционирование гиппокампа , в то время как более старые крысы полагались на стратегии «ответа».

Используя методы визуализации МРТ , Барнс и ее команда смогли увидеть, что в нормальном возрасте мозга грызунов размер гиппокампа не изменился. Вместо этого увеличился объем коркового серого вещества . Эта животная модель позволила понять, как выглядит мозг во время нормального функционирования человека. Исходя из этого понимания, его сравнивали с мозгом, который дегенерировал из-за болезни Альцгеймера (грызуны не проявляют AD). Эти данные демонстрируют, что при нормальном старении гиппокамп остается того же размера, его функция может снижаться по сравнению с функциями других областей мозга. ^[15]

При более глубоком изучении пораженной ткани визуализация отдельных клеток показала, что существует 3 основных типа клеток, из которых состоит гиппокамп . При наблюдении за клеточной активностью и количеством клеток гиппокампа крыс было обнаружено, что пирамидные клетки СА1 и СА3 продолжали оставаться активными и того же объема. Тем не менее, количество зернистых клеток этих зубчатой извилины непрерывно уменьшается с возрастом; Функция этих клеток также снизилась, что привело Барнс и ее команду к выводу, что клетки извилины являются слабым звеном цепи гиппокампа, участвующей в памяти. ^[16]

Исследования приматов [ править ]

Помимо работы над моделями грызунов, Барнс помог продвинуться в области нормативных исследований старения, используя нечеловеческие модели приматов, в частности макак . Прежде всего, ранние работы Барнса на макаках помогли связать нейробиологические данные, полученные от грызунов, и данные функциональной визуализации, полученные от пожилых людей. В статье « Ухудшение памяти у старых приматов связано с регионально-зависимой сетевой дисфункцией » Барнс и ее команда показали, что у старых обезьян были значительные нарушения в распознавании объектов.

Кроме того, у более старых обезьян обнаруживалась более низкая плотность ингибирующих соматостатин-положительных интернейронов в субрегионе СА3 гиппокампа . Эти интернейроны отвечают за регулирование 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 исходной частоты возбуждения в гиппокампе были связаны с плохой познавательной способностью. ^[17]

Более того, в статье «Доказательства эволюционно законсервированной схемы кодирования памяти в гиппокампе млекопитающих» Барнс и ее команда обнаружили доказательства того, что всем млекопитающим требуется одинаковое количество нейронов в гиппокампе для кодирования памяти об одном опыте. Это открытие предполагает, что высокие млекопитающие используют стабильное количество нейронов для кодирования аналогичного опыта виртуальной реальности. Однако из-за различного размера гиппокампа доли нейронов, используемых для кодирования опыта, различаются. Грызуны имеют самый маленький гиппокамп и, таким образом, используют 40% нейронов гиппокампа для кодирования, нечеловеческие приматы имеют более крупный гиппокамп и используют 4%, и, наконец, люди имеют самый большой гиппокамп и используют примерно 2,5% для экспериментального кодирования.^[18]

Барнс также провел исследование, чтобы наблюдать изменения управляющих функций при нормальном старении. Управляющие функции - это процессы высшего порядка, в которых принимают участие люди, такие как внимание, принятие решений, контроль импульсов и контроль эмоций. Эти функции опосредуются деятельностью префронтальной коры . Вновь изучая макак , Барнс и ее команда сосредоточили внимание на двух аспектах исполнительной функции: мониторинге внимания и обновлении, а также смене 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 исправить изменение правила и изменить поведение, чтобы сделать правильный выбор. Изменение поведения происходит путем проб и ошибок, что помогает связать правильный выбор с определенным поведением. Барнс и ее команда обнаружили, что обезьянам старшего возраста требуется большее количество испытаний, чтобы точно учесть изменение правил. Предполагается, что исполнительная система, стоящая за мониторингом внимания и обновлением, ухудшается с возрастом.

Чтобы изучить смещение установки, то есть способность неосознанно переключать внимание между задачами при сохранении точности, Барнс представил макакам тест на распознавание ранее изученных объектов. Затем она представила мешающие объекты, которые требовали переключения между выбором объекта и оценкой новых объектов. Ее результаты показали, что старые обезьяны лучше справлялись с распознаванием объектов с этим вмешательством, чем молодые обезьяны. Таким образом, с возрастом способность к смене установок, кажется, сохраняется, если не улучшается.

Однако наиболее важным открытием из этих исследований является то, что два аспекта управляющей функции, мониторинг и обновление и смена установок, оказались независимыми системами, на которые с возрастом по-разному влияют. Таким образом, Барнс и ее команда предполагают, что изменения в префронтальной коре могут быть результатом старения, но разные субрегионы внутри нее демонстрируют разные модели 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: клетки, сидение, ходьба на беговой дорожке и свободная ходьба в космосе. Исследование показало, что молодые макаки имеют различные пространственные сети для всех четырех различных состояний. Однако более старые обезьяны проявляли менее дискретную активность пространственных сетей. То есть все условия вызвали активацию одной и той же недифференцированной сети. Это открытие предполагает динамические сетевые изменения как возможное объяснение дефицита пространственного познания. Другими словами, сети пространственной обработки становятся менее точными с возрастом и могут способствовать потере пространственной памяти или путанице. ^[20]

Академическая семья [ править ]

Здесь перечислены люди, с которыми она работала в тесном сотрудничестве на протяжении всего периода обучения в аспирантуре и во время учебы в докторантуре.

• Питер Фрид, Карлтонский университет
• Грэм В. Годдард, Макгилл
• Пер Андерсон, Университет Осло
• Джон О'Киф, UCL

За время работы профессором и исследователем она также наставила 32 студента. Эти имена можно найти в Семейном древе академических неврологов .

Поддержка женщин и обездоленных в неврологии [ править ]

Кэрол А. Барнс получила признание коллег и общественности за ее работу по продвижению возможностей для женщин и обездоленных в нейробиологии. В 2010 году она получила Премию Мики Солпетер за заслуги перед жизнью ^[12], которая « присуждается людям с выдающимися карьерными достижениями в области нейробиологии, которые также активно способствовали профессиональному продвижению женщин в области нейробиологии». ^[21]

Кроме того, она является активным участником исследовательской программы NIH для малообеспеченных старшеклассников , доступа меньшинств к исследовательской карьере и программы достижений Макнэра . Наконец, в 2013 году Барнс выступил с программной речью на Празднике женщин в неврологии под названием «Эволюционирующее лицо нейробиологии: роль женщин и глобализация». ^[12]

Награды и награды [ править ]

Использование внешних ссылок в этом разделе может не соответствовать политикам или рекомендациям Википедии . Пожалуйста, улучшите эту статью , удалив лишние или неприемлемые внешние ссылки и преобразовав полезные ссылки, где это уместно, в сноски . ( Апрель 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

^[22]

Ссылки [ править ]