Кэрол А. Барнс - Carol A. Barnes

Для британской вещательной компании см. Кэрол Барнс.
Кэрол А. Барнс
Альма-матерB.A., Калифорнийский университет, Риверсайд
М.А., Университет Оттавы
Кандидат наук. Карлтонский университет
докторантура по нейрофизиологии в Университет Далхаузи, Университет Осло, и группа по церебральным функциям в Университетский колледж Лондона
Научная карьера
ПоляНеврология, объем памяти, учусь
УчрежденияУниверситет Аризоны
ДокторантПитер Фрид

Кэрол А. Барнс, доктор философии. это нейробиолог и регентский Профессор из психология на Университет Аризоны.[1] С 2006 года она была председателем Эвелин Ф. Макнайт по обучению и запоминанию в старении.[2] и является директором Института мозга Эвелин Ф. Макнайт.[3] Барнс был президентом Общество неврологии[4] и является Член Американской ассоциации развития науки,[5] и иностранный член Королевское Норвежское общество наук и литературы.[6] Она была избрана в Национальная Академия Наук в 2018 году.[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, задача пространственной навигационной памяти, которая используется для оценки гиппокампа-зависимой памяти.[1]

Old Main, Университет Аризоны в Тусоне

Образование

Река Карлтонского университета

Барнс получил степень бакалавра психологии с отличием в Калифорнийский университет, Риверсайд, в 1971 году. Продолжила образование в Карлтонский университет находится в Оттаве, Онтарио, Канада, где в 1972 году получила степень магистра психологии. В 1977 году она закончила с отличием со степенью доктора философии. в психологии от Карлтонский университет. После ее дипломной работы Барнс заняла должность постдокторского исследователя в нейропсихология и нейрофизиология на кафедре психологии при Университет Далхаузи, еще в институте нейрофизиологии Университет Ослоаса, а также в функции головного мозга при Университетский колледж Лондона.[9]

Карьера

В качестве директора Барнс занимает должность председателя по обучению памяти в старении в Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт . Она также является профессором регента и директором отдела нейронных систем, памяти и старения в Университет Аризоны в Тусоне, Аризона. Барнс является частью Институт BIO5 который финансируется Фондом технологий и исследований (TRIF).[10] В институте BIO5 она работает со студентами, обращающимися Болезнь Альцгеймера и другие возрастные заболевания головного мозга. Барнс также преподает биологию рака, нейробиологию, психологию и физиологические науки.[11]

Исследование

Барнс связан с нейробиология исследовательское сообщество на национальном и местном уровне. Исследования Барнса охватывают 4 десятилетия и направлены на то, чтобы лучше понять, что старение мозга связано 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, чтобы изучить и понять, 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, электрофизиологический и молекулярные методы изучения влияния нормального старения на мозг.[13] Большинство областей ее исследования включают изучение и наблюдение структура гиппокампа в мозгу крыс и обезьян, наблюдение и запись синаптической передачи сигналов от клетки к клетке, а также секвенирование генома.

Лабиринт Барнса

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

Лабиринт Барнса

Первоначальное исследование состояло из платформы (диаметр 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, был использован 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 продемонстрировали заметные трудности в вариантах 2 и 3. Это показало ухудшение старения в пространственная память.[14]

Гиппокамп

Пространственная память соответствует функционированию гиппокамп, а изучение маршрута включает полосатый системы. В целом, мыши и другие грызуны разного возраста изучали Т-образные лабиринты в одном и том же количестве испытаний, но стратегии, используемые для изучения и запоминания лабиринтов, различались с возрастом. Молодые крысы преимущественно использовали стратегии «места», которые полагались на гиппокамп функционирование, в то время как более старые крысы полагались на стратегии «ответа».

С помощью МРТ методов визуализации, Барнс и ее команда смогли увидеть, что в нормально старом мозге грызунов размер гиппокамп не изменилось. Вместо этого объем корковое серое вещество сделал. 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 Болезнь Альцгеймера (грызуны не проявляют БА). Эти данные демонстрируют, что при нормальном старении гиппокамп остается такого 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, которые составляют гиппокамп. При наблюдении за клеточной активностью и количеством клеток гиппокампа крыс было обнаружено, что CA1 и CA3 пирамидные клетки продолжал быть активным и такого же объема. Однако количество гранулярные клетки из зубчатые извилины непрерывно уменьшается с возрастом; Функция этих клеток также снизилась, что привело Барнс и ее команду к выводу, что эти клетки извилины являются слабым звеном цепи гиппокампа, участвующей в памяти.[16]

Исследования приматов

Области мозга, участвующие в формировании памяти

Помимо работы над моделями грызунов, Барнс помог продвинуться в области нормативных исследований старения с использованием нечеловеческих моделей приматов, в частности макаки обезьяны. В первую очередь, ранние работы Барнса на макаках помогли связать нейробиологические данные, полученные от грызунов, и данные функциональной визуализации, полученные от пожилых людей. В статье «Нарушение памяти у старых приматов связано с регионально-зависимой сетевой дисфункцией. Барнс и ее команда показали, что у старых обезьян было значительное нарушение распознавания объектов.

Кроме того, обезьяны старшего возраста демонстрировали более низкую плотность положительного ингибирующего соматостатина. интернейроны в CA3 субрегион гиппокамп. Эти интернейроны отвечают за регулирование активности возбуждающих нейронов в гиппокамп. Менее интернейрон плотности, базовая скорость стрельбы CA3 возбуждающие нейроны были повышены. Это открытие связано с повышенной активностью гиппокампа, показанной в исследованиях изображений пожилых людей. Как уменьшение интернейрон плотности и увеличения базовой скорости стрельбы в гиппокамп были связаны с плохим познанием.[17]

Кроме того, в статье «Доказательства эволюционно законсервированной схемы кодирования памяти в гиппокампе млекопитающих» Барнс и ее команда нашли 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. У грызунов самые маленькие гиппокамп и таким образом используют 40% своих гиппокамп нейроны для кодирования, нечеловеческие приматы имеют больший гиппокамп и используют 4%, и, наконец, у людей самый большой гиппокамп и использовать примерно 2,5% для экспериментального кодирования.[18]

Барнс также провел исследование, чтобы наблюдать изменения управляющих функций при нормальном старении. Исполнительные функции - это процессы высшего порядка, в которых принимают участие люди, такие как внимание, принятие решений, импульсный контроль и эмоциональный контроль. Эти функции опосредуются деятельностью префронтальная кора. Еще раз учусь макаки, Барнс и ее команда сосредоточились на двух аспектах исполнительной функции: мониторинге внимания и обновлении, а также установить переключение. 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.

Учиться установить переключение способность неосознанно переключать внимание между задачами при сохранении точности, Барнс представил макакам тест на распознавание ранее изученных объектов. Затем она представила мешающие объекты, что потребовало переключения между выбором объекта и оценкой новых объектов. Ее результаты показали, что старшие 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 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 префронтальная кора может быть результатом старения, но в разных субрегионах внутри него наблюдаются разные модели старения.[19]

Последний исследовательский вклад Кэрол А. Барнс включает изучение пространственных сетей и пространственной памяти при старении. макаки. 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 демонстрировали менее дискретную активность пространственных сетей. То есть все условия вызывали 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

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 в качестве профессора и исследователя она также обучила 32 студентов. Эти имена можно найти на Академическое генеалогическое древо неврологии .

Поддержка женщин и обездоленных в неврологии

Кэрол А. Барнс была признана коллегами и общественностью за ее работу по продвижению возможностей для женщин и обездоленных в нейробиологии. В 2010 году она получила Премию Мики Солпитер за заслуги перед жанром.[12] который «отмечает людей с выдающимися карьерными достижениями в области нейробиологии, которые также активно способствовали профессиональному продвижению женщин в области нейробиологии».[21]

Кроме того, она является активным участником NIH Программа исследования малообеспеченных старшеклассников, Доступ меньшинств к исследовательской карьере, а Программа достижений McNair. Наконец, в 2013 году Барнс выступил с программной речью на Празднование женщин в неврологии под названием «Эволюционирующее лицо нейробиологии: роль женщин и глобализация».[12]

Награды и отличия[22]


ГодНаграды и отличияОписание
11969Летняя исследовательская стипендия Национального научного фонда Летняя исследовательская стипендия Национального научного фондаЭта стипендия финансирует студенческие программы или программы идентификации, которые ориентированы на развитие образования.
21972-74Стипендия для выпускников Онтарио Стипендия для выпускников ОнтариоДля студентов, обучающихся в магистратуре и докторантуре. Это стипендия на основе заслуг для студентов, участвующих в программе аспирантуры Онтарио.
31979-81Премия Национальной исследовательской службы NIHДля докторантов, получающих научные исследования и клиническую подготовку как для докторантов, так и для докторантов. или другая программа обучения с двойным докторским дипломом
41981-82Стипендия докторантуры НАТО в области науки
51984-89Премия за развитие научной карьеры
61989-94Премия ADAMHA Research Scientist Development Award, Национальный институт психического здоровья
71994-99Премия ADAMHA Research Scientist Development Award, Национальный институт психического здоровья
82004-Наст. ВремяИностранный член, Королевское норвежское общество наук и литературы (Естественные науки)
92004-14Премия MERIT, Национальный консультативный совет по проблемам старения
102004-14Риджентс профессор, Университет Аризоны
112006-настоящее времяНаделенный председатель: Эвелин Ф. Макнайт Председатель обучения и памяти в старении
122009-настоящее времяПарень, Американская ассоциация развития наукиСтипендиаты избираются ежегодно Советом AAAS. Стипендиаты признаются за их вклад в развитие науки или ее применения, имеют научное или социальное признание.
1320102009 APA Division 6 D.B. Премия Маркиза в области поведенческой неврологии
1420102010 APA Division 6 D.B. Премия Marquis Behavioral Neuroscience за поведенческую нейробиологию
152010Премия Мики Солпетер за заслуги перед жизнью
162011-настоящее времяСотрудник Галилео, Колледж наук, Университет Аризоны
172013Премия Ральфа Жерара в области нейробиологии
182014Премия APA за выдающийся научный вкладБарнс получила эту награду за роль директора Института мозга Макнайта, роль, в которой она сейчас занимает. Эта награда считается одной из высших наград Общества неврологии.
192017Премия Quad-LБарнс - одна из 7 человек (включая ее самого), обладателей этой награды. Эта награда присуждается выдающимся современным ученым, активно участвующим в исследованиях в области обучения, памяти и познания.
202017Премия MOCA Local Genius
212018Избран в Национальную академию наукЭта награда - одна из высших наград. Барнс получила эту награду за выдающиеся достижения и продолжение своих оригинальных исследований.

Рекомендации

  1. ^ а б "Кэрол Барнс". Департамент психологии Университета Аризоны. Архивировано из оригинал на 2014-05-25. Получено 2014-05-25.
  2. ^ "Эвелин Ф. Макнайт, кафедра обучения и памяти в старении". Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт, Университет Аризоны. 2006-12-11. Архивировано из оригинал в 2013-09-19. Получено 2014-05-25.
  3. ^ "Институт мозга Макнайта при Аризонском университете". Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт, Университет Аризоны. Архивировано из оригинал на 2014-05-25. Получено 2014-05-25.
  4. ^ "Общество неврологии - президенты SfN". Общество неврологии. 2013-11-26. Получено 2014-05-25.
  5. ^ "Стипендиаты | Членский центр AAAS". Американская ассоциация развития науки. Архивировано из оригинал на 2014-05-25. Получено 2014-05-25.
  6. ^ "Утенландское медлеммер натурвитенскапелиг класс". Королевское Норвежское общество наук и литературы. Архивировано из оригинал в 2013-12-22. Получено 2014-05-25.
  7. ^ http://www.nasonline.org, Национальная академия наук -. «Выборы 1 мая 2018 года в НАН Украины». www.nasonline.org.
  8. ^ "Домашняя страница Фонда Грубера | Фонд Грубера". Gruberprizes.org. 2014-03-03. Получено 2014-05-25.
  9. ^ "Кэрол А. Барнс | Фонд Грубера". gruber.yale.edu. Получено 2020-04-24.
  10. ^ "Почему BIO5 | BIO5 Institute". bio5.org. Получено 2020-03-28.
  11. ^ «Колледж наук, психологии». Университет Аризоны. 2020. Получено 25 апреля, 2020.
  12. ^ а б c Шерва, Кара (2015). «Кэрол Барнс: выдающийся голос в неврологии старения и сторонник женщин в неврологии». Звуковая нейронаука: журнал нейробиологии для студентов. 2.
  13. ^ "Кэрол Барнс | Департамент психологии". психология.arizona.edu. Получено 2020-03-28.
  14. ^ Гавел, Кинга; Гибула, Ева; Маршалек-Грабска, Марта; Филаровска, Иоанна; Котлинска, Иоланта Х. (01.01.2019). «Оценка пространственного обучения и памяти в задаче лабиринта Барнса у грызунов - методологические соображения». Архив фармакологии Наунин-Шмидеберг. 392 (1): 1–18. Дои:10.1007 / s00210-018-1589-y. ISSN  1432-1912. ЧВК  6311199. PMID  30470917.
  15. ^ Самсон, Рэйчел Д .; Барнс, Кэрол А. (2013). «Влияние старения мозговых цепей на познание». Европейский журнал нейробиологии. 37 (12): 1903–1915. Дои:10.1111 / ejn.12183. ISSN  0953-816X. ЧВК  3694726. PMID  23773059.
  16. ^ Барнс, Кэрол А. (2011-10-03). «Секреты старения: как выглядит обычно стареющий мозг?». F1000 Биологические отчеты. 3: 22. Дои:10.3410 / B3-22. ISSN  1757-594X. ЧВК  3186042. PMID  22003369.
  17. ^ Грей, Дэниел Т .; Барнс, Кэрол А. (26 декабря 2019 г.). «Эксперименты на обезьянах макак дают критическую информацию о возрастных изменениях когнитивных и сенсорных функций». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 116 (52): 26247–26254. Дои:10.1073 / пнас.1902279116. ISSN  0027-8424. ЧВК  6936691. PMID  31871147.
  18. ^ Wixted, John T .; Голдингер, Стивен Д .; Сквайр, Ларри Р .; Kuhn, Joel R .; Папеш, Меган Х .; Смит, Крис А .; Treiman, David M .; Стейнмец, Питер Н. (30.01.2018). «Кодирование эпизодической памяти в гиппокампе человека». Труды Национальной академии наук. 115 (5): 1093–1098. Дои:10.1073 / pnas.1716443115. ISSN  0027-8424. ЧВК  5798361. PMID  29339476.
  19. ^ Грей, Дэниел Т .; Смит, Энн С .; Берк, Сара Н .; Газзалей, Адам; Барнс, Кэрол А. (30 марта 2017 г.). «У обезьян-макак старение независимо друг от друга влияет на внимательное обновление, мониторинг и аффективное смещение». Поведенческие исследования мозга. 322 (Pt B): 329–338. Дои:10.1016 / j.bbr.2016.06.056. ISSN  0166-4328. ЧВК  5493156. PMID  27368416.
  20. ^ Энгл, Джеймс Р .; Мачадо, Кристофер Дж .; Permenter, Michele R .; Vogt, Julie A .; Маурер, Эндрю П .; Bulleri, Alicia M .; Барнс, Кэрол А. (30 ноября 2016 г.). «Сетевые шаблоны, связанные с навигационным поведением, изменены у пожилых нечеловеческих приматов». Журнал неврологии. 36 (48): 12217–12227. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.4116-15.2016. ISSN  0270-6474. ЧВК  5148220. PMID  27903730.
  21. ^ "Награды". www.sfn.org. Получено 2020-03-28.
  22. ^ "Доктор Кэрол А. Барнс - Почести и награды | Институт мозга Эвелин Ф. Макнайт". embi.arizona.edu. Получено 2020-03-28.