Нильс Визел

Биография

Шведский ученый-нейробиолог Торстен Нильс Визел родился в Упсале, в семье Фрица С. Визела, главного психиатра госпиталя Бекомберга Института психиатрии в Стокгольме, и Анны-Лизы (Бентзер) Визел. В юности В. со своей семьей жил при госпитале и обучался в частной школе в Стокгольме. Он сам считал себя «довольно ленивым, озорным учеником, интересовавшимся в основном спортом». В средней школе он был капитаном школьной команды по легкой атлетике.

В 1941 г. В. поступил в медицинскую школу Каролинского института в Стокгольме. Там, в лаборатории Карла Густафа Бернарда, он участвовал в исследованиях функции нервной системы, а также получал клинические навыки по психиатрии. В 1954 г. в Каролинском институте ему была присвоена медицинская степень, в этом же году он был зачислен в институт преподавателем физиологии и ассистентом в отделение детской психиатрии Каролинского госпиталя.

На следующий год В. принял приглашение пройти стажировку в Институте Вильмера, где он работал под руководством крупного специалиста в области нейрофизиологии органов зрения Стефана Кюффлера, который продолжал важные исследования, начатые Х. Кеффером Хартлайном и Рагнаром Гранитом. Через два года В. стал ассистентом профессора по физиологии органов зрения в медицинской школе Джонса Хопкинса.

Кюффлер изучал нервную активность (или микроэлектрические разряды) нервных клеток в сетчатке (внутренней оболочке глазного яблока) кошки. Он обнаружил, что нервные, или ганглиозные, клетки сетчатки реагируют на световые контрасты и не отвечают на равномерное освещение. Он также описал рецептивные поля клеток (области сетчатки), которые при стимуляции приводят к изменению активности нервной клетки. Кюффлер выяснил, что активность ганглиозных клеток либо повышается, либо тормозится при освещении соответствующего рецепторного поля сетчатки точечным источником света. Если центральное световое пятно стимулирует активность клетки сетчатки, свет, падающий на окружающую это пятно сетчатку, ингибирует активность клетки, и наоборот.

Когда Дэвид Г. Хьюбел в 1958 г. пришел в лабораторию Кюффлера, он и В. решили изучать рецептивные поля нервных клеток в зрительной области коры головного мозга. Эта область представляет одну из многочисленных функциональных областей коры головного мозга, в которых осуществляется познавательный анализ. Зрительный анализатор начинается с фоторецепторных (чувствительных к свету) клеток сетчатки, палочек и колбочек. Нервные окончания палочек и колбочек проецируются на другие клетки сетчатки. От этих клеток нервные импульсы проходят через зрительный нерв в латеральное коленчатое тело (подкорковое образование), откуда передаются в корковый центр зрения. Зрительная область коры головного мозга, состоящая из многих миллионов нервных клеток, расположенных в виде нескольких слоев, расшифровывает нервные сигналы, пришедшие из сетчатки, и обеспечивает анализ зрительной информации.

Один из первых экспериментов В. и Хьюбела прояснил функцию зрительного анализатора. Вводя миниатюрный электрод, используемый для регистрации электрической активности нервных клеток, в зрительную область коры головного мозга кошки, они регистрировали спонтанную нервную активность, или микроэлектрические токи нервной клетки. Исследователи проводили эксперименты с различными зрительными стимулами, пытаясь вызвать микроэлектрическую активность в клетках коры головного мозга. Однажды Хьюбел случайно передвинул стекло микроскопа за рецептивное поле нервной клетки, содержащей микроэлектрод. Внезапно клетка начала разряжаться. Вначале ученые были в недоумении, но вскоре поняли, что нервная клетка коры головного мозга отвечает на световую полоску стекла. В то время как клетки сетчатки в экспериментах Кюффлера реагировали на световое пятно, нервные клетки в зрительной области коры головного мозга отвечали на линейные световые раздражители.

В 1959 г. Кюффлер стал профессором фармакологии Гарвардской медицинской школы в Бостоне. В. был назначен ассистентом профессора физиологии в Гарварде, а в 1964 г. – профессором физиологии. В том же году в Гарварде был создан отдел нейробиологии во главе с Кюффлером.

Продолжая свои исследования в новом отделе, В. и Хьюбел помещали микроэлектрод в зрительную область коры головного мозга кошек и обезьян, регистрируя спонтанную активность нервной клетки с микроэлектродом. Их задача заключалась в том, чтобы стимулировать поля сетчатки линейной полоской света под разными углами, пока не удастся обнаружить наиболее эффективные стимулы для рядов нервных клеток вдоль пути прохождения электрода. Иногда они вводили электрод в вертикальном направлении, при этом он оказывался перпендикулярным поверхности головного мозга; в других случаях проводили электрод под углом к поверхности головного мозга. После вскрытия экспериментальных животных исследователи сравнивали результаты измерения нервной активности с гистологическими данными. Они также разработали метод введения в глазное яблоко радиоактивных веществ, которые затем перемещались вдоль зрительного нерва, от сетчатки до зрительной области коры головного мозга, помогая полнее изучить ее нейроанатомию.

В. и Хьюбел обнаружили, что зрительная область коры головного мозга организована в виде периодических вертикальных комплексов, которые они назвали доминирующими зрительными столбиками и столбиками ориентации. Эти столбики нервных клеток производят необходимую переработку информации, передаваемой от сетчатки к зрительной области коры головного мозга. Доминирующие зрительные столбики объединяют нейрональные импульсы от обоих глаз, в то время как ориентационные – трансформируют циркулярные рецептивные поля сетчатки и латерального коленчатого тела в линейные. В. и Хьюбел выявили, что в этой переработке информации участвует целая иерархия простых, сложных и очень сложных нервных клеток, которые, по мнению этих ученых, функционируют согласно принципу возрастающей, или прогрессивной, конвергенции. Этот принцип объясняет, как в зрительной области коры головного мозга могут создаваться законченные образы из отдельных многочисленных битов информации, поступающих от нейронов сетчатки. Исследователи предположили, что другие функциональные области коры головного мозга могут быть организованы аналогичным образом.

Работа В. и Хьюбела имела большое значение для лечения глазных болезней, особенно врожденных катаракт. Они считали, что такие катаракты необходимо удалять в раннем детстве, если зрение пациента сохранено.

В 1968 г. В. стал профессором нейробиологии в Гарвардском университете, а в 1974 г. он был избран на должность профессора нейробиологии, учрежденную Робертом Винтропом. В 1973 г. В. сменил Кюффлера на посту руководителя отдела нейробиологии.

Половина Нобелевской премии по физиологии и медицине 1981 г. была присуждена В. и Хьюбелу «за открытия, касающиеся принципов переработки информации в нейронных структурах мозга»; вторая половина премии была присуждена Роджеру У. Сперри. Завершая Нобелевскую лекцию, В. сказал, что «врожденные механизмы обеспечивают зрительный анализатор высокоспецифическими связями, но для их поддержания и развития необходим зрительный опыт в начале жизни». Открытие В. и Хьюбела объяснило один из наиболее скрытых механизмов деятельности головного мозга – способ расшифровки клетками коры головного мозга зрительных сигналов.

В 1983 г. В. занял должность профессора нейробиологии в Рокфеллеровском университете, учрежденную Бруком Астором и Винсетом.

В 1956 г. В. женился на Тери Стэнхаммер, а в 1970 г. они разошлись. Затем он вступил в брак с Энн Йе, с которой развелся в 1981 г.

Среди премий и наград В. – премия Льюиса Розенстила за выдающуюся работу в области фундаментальных медицинских исследований, присужденная Университетом Брайденса (1972), памятная медаль Джона С. Фриденвальда Ассоциации по изучению зрения и офтальмологии (1975), премия Карла Спенсера Лэшли Американского философского общества (1977), премия Луизы Гросс-Хорвиц Колумбийского университета (1978), премия Диксона по медицине Питсбургского университета (1979) и премия Джорджа Ледли Гарвардского университета (1980). В. – член Американского физиологического общества, Американского философского общества, Американской ассоциации содействия развитию наук, Американской академии наук и искусств, американской Национальной академии наук. Общества физиологов Великобритании и Лондонского королевского общества.