Eberhard Erich Fetz es un neurocientífico, académico e investigador estadounidense. Es profesor de fisiología y biofísica y DXARTS en la Universidad de Washington . [1]
Eberhard Erich Fetz | |
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Nació | |
Ciudadanía | americano |
Ocupación | Neurocientífico, académico e investigador |
Premios | Sloan Research Fellow Humboldt Research Award de la Academia de Ciencias de Nueva York y Aspen Brain Forum Primer premio en Neurotecnología Fellow, AAAS |
Antecedentes académicos | |
Educación | Licenciatura, Doctorado en Física, Física |
alma mater | Instituto Politécnico Rensselaer Instituto de Tecnología de Massachusetts |
Tesis | Efectos del tracto piramidal en las interneuronas de la médula espinal. |
Asesor de doctorado | Patrick David Wall |
Trabajo académico | |
Instituciones | Universidad de Washington |
Fetz es autor de más de 160 artículos sobre neurociencia experimental, interfaces cerebro-computadora y redes neuronales. [2] Su investigación se centra en el control neuronal del movimiento de las extremidades en primates. Fue pionero en el registro de neuronas corticales y espinales en monos que se comportaban y en las aplicaciones de interfaces bidireccionales cerebro-computadora. [3]
En 2020, Fetz fue elegido miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en Neurociencia. [4]
Educación
Fetz recibió su Licenciatura en Física del Instituto Politécnico Rensselaer en 1961 y su Doctorado en Física del Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1966. Completó su Formación Postdoctoral en Neurociencia en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington . [1]
Carrera profesional
Fetz se incorporó a la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington como profesor asistente en 1969 y fue ascendido a profesor asociado en 1975. En 1980, fue ascendido a profesor de fisiología y biofísica, y en 2019 fue nombrado profesor de DXARTS en la universidad. [1]
Desde 1999 hasta 2005, se desempeñó como Director Asociado de Neurociencia en el Centro Nacional de Investigación de Primates de Washington y fue nombrado Jefe de la División de Neurociencia por segunda vez en 2012. [1]
Fetz es piloto privado y tiene un interés activo en el arte. Comenzó con un año sabático en Wissenschaftskolleg en Berlín [5] en 2004-5 y tiene un interés particular en las exploraciones artísticas de los problemas de la mente y el cerebro. Ha creado collages y trabajos multimedia en cianotipo e impresión digital. [6]
Investigar
Fetz ha trabajado en neurociencia experimental, interfaces cerebro-computadora y redes neuronales. Su investigación incluye estudios sobre la capacidad de los monos para controlar voluntariamente la actividad de las células y músculos de la corteza motora con biorretroalimentación, los mecanismos neuronales de un modelo de primates de epilepsia focal, la organización funcional de las células premotoras que controlan los músculos del antebrazo y las interacciones sinápticas entre neuronas. Su investigación posterior desarrolló una interfaz cerebro-computadora bidireccional autónoma con cabeza fija que inducía plasticidad sináptica. [2]
Control voluntario de las células y los músculos de la corteza motora con biorretroalimentación
Fetz estudió la relación entre las células de la corteza motora y los músculos de las extremidades anteriores en los monos que se comportan. Primero investigó estas relaciones entrenando monos para controlar voluntariamente la actividad de las células cerebrales y los músculos con biorretroalimentación. [7] [8] Los resultados demostraron un grado inesperado de flexibilidad para generar rápidamente diferentes patrones de respuesta recompensada, incluida la disociación de la actividad de las células de la corteza motora y los músculos correlacionados cuando los monos fueron recompensados por dicha disociación. [9] La retroalimentación sobre el grado en que la actividad neuronal cumplía con los criterios de refuerzo se proporcionó mediante el movimiento de un brazo medidor, y los estudios de Fetz fueron los primeros en demostrar el control directo de un dispositivo externo a través de la modulación volitiva de la actividad de las células cerebrales, el precursor del presente -Interfaces día cerebro-computadora. [10] [11]
Conexiones funcionales en el sistema motor
La investigación de Fetz desarrolló formas de documentar tanto la actividad normal como la conectividad de salida de las células premotoras en los monos que se comportan. [12] Comenzando con las células corticomotoneuronales (CM), introdujo la técnica de promediar la actividad muscular activada por picos para documentar los efectos posteriores a los picos de las células premotoras en las motoneuronas. [13]
Demostró que las células de la corteza motora con vínculos correlacionales con los músculos afectaban a múltiples músculos sinérgicos [14] y contribuían causalmente a generar fuerza muscular. Las células CM se disparan con movimientos específicos que involucran su campo muscular. Por el contrario, las interneuronas premotoras de la médula espinal tenían campos musculares más pequeños y estaban activas a través de rangos de movimiento más amplios. [15]
Actividad de las interneuronas de la médula espinal en monos que se comportan
El laboratorio de Fetz fue el primero en documentar la actividad de las interneuronas de la médula espinal cervical en monos con comportamiento. Estudió los efectos posteriores al pico de las neuronas premotoras en los músculos de las extremidades anteriores [16] y relacionó su actividad durante los movimientos controlados con su conectividad. [17] Cuando los monos realizaban una tarea de demora instruida, muchas interneuronas espinales estaban relacionadas con la preparación para el movimiento indicado antes de que se ejecutara. [18]
Fetz y sus colegas encontraron que la entrada periférica a la médula espinal está modulada por la inhibición presináptica de las fibras sensoriales aferentes, comenzando antes del movimiento activo. [19] Su trabajo proporcionó la primera evidencia de los roles funcionales de las interneuronas de la médula espinal cervical de los primates en la realización de movimientos activos de la mano. [15]
Interacciones sinápticas entre neuronas
El trabajo de Fetz ha explicado las interacciones sinápticas entre neuronas corticales utilizando promedios activados por picos de potenciales de membrana registrados intracelularmente [20] y correlación cruzada de pares de células relacionadas con el movimiento de la mano. [21] Él documentó la relación entre estas dos medidas determinando los efectos que los potenciales postsinápticos excitadores tenían sobre la velocidad de disparo de las motoneuronas espinales. [22] En la corteza motora de primates, los promedios de los potenciales de membrana activados por picos exhiben características que representan potenciales unitarios excitadores e inhibidores posteriores al pico, así como efectos de sincronía de la actividad de la población. [20] También investigó la sincronización periódica en la corteza motora a través de una actividad oscilatoria generalizada en las neuronas y los potenciales de campo. [23]
Interacciones bidireccionales entre el cerebro y las computadoras implantables
Fetz también ha realizado investigaciones sobre interacciones de circuito cerrado entre el cerebro y las computadoras implantables. [24] Investigó las consecuencias de las conexiones directas producidas por una interfaz cerebro-computadora bidireccional autónoma con cabeza fija [BBCI]. [25]
Fetz estudió las aplicaciones de BBCI para salvar conexiones biológicas deterioradas, incluida la estimulación eléctrica controlada corticalmente de los músculos del antebrazo paralizados [26] y la estimulación intraespinal controlada corticalmente. [27] Encontró varias aplicaciones de la BBCI de circuito cerrado en la producción de plasticidad hebbiana entre los sitios corticales, a través de la estimulación desencadenada por los potenciales de acción de las células [24] o de las fases de las oscilaciones beta corticales [28] registradas en sitios vecinos, o de EMG actividad de los músculos. [29] Él y sus colegas también fortalecieron las conexiones cortico-espinales mediante estimulación intraespinal activada corticalmente, lo que demuestra los efectos in vivo de la plasticidad dependiente de la sincronización de los picos. [30] Una tercera aplicación del BBCI de circuito cerrado fue proporcionar estimulación en un sitio de recompensa intracraneal dependiente de la actividad neuronal, por lo que se entrena operativamente a los monos para controlar la actividad neuronal durante la conducta libre. [31]
Premios / honores
- 1970-1975 - Premio NINDS Docente-Investigador, Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares
- 1972-1974 - Becario de investigación Sloan [32]
- 1977-1978 - Premio Académico de la Facultad Josiah Macy
- 1985-1986 - Premio al Programa de Ciencia Cooperativa NSF EE. UU. Y Japón
- 2004-2005 - Miembro del Wissenschaftskolleg zu Berlin [5]
- 2008-2015 - Asociado, Programa de Investigación en Neurociencias
- 2009-2012 - Miembro contribuyente, Facultad de 1000
- 2010-2011 - Premio de investigación Humboldt [33]
- 2010 - Primer premio en neurotecnología de la Academia de Ciencias de Nueva York y Aspen Brain Forum [34]
- 2020 - Miembro elegido de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia [4]
Bibliografía
Libros
- Cerrando el círculo alrededor de los sistemas neuronales (2014) ISBN 9782889193561
Artículos seleccionados
- Fetz, EE ¿Los parámetros de movimiento están codificados de forma reconocible en la actividad de neuronas individuales? Ciencias del comportamiento y el cerebro , 15: 679–690, 1992. [35]
- Fetz, EE Toyama. K. y Smith, W. Interacciones sinápticas entre neuronas corticales, en CEREBRAL CORTEX, VOL IX ESTADOS CORTICALES ALTERADOS, A. Peters y EG Jones, eds. Plenum Press, Nueva York, 1-47, 1991. [36]
- Fetz, EE Modelos dinámicos de redes neuronales recurrentes de comportamiento sensoriomotor, en LA NEUROBIOLOGÍA DE LAS REDES NEURALES, Daniel Gardner, Ed. MIT Press, Cambridge MA, págs. 165 - 190, 1993. [37]
- Fetz, EE Exploraciones artísticas del cerebro, Frontiers in Human Neuroscience , 6: 1-4, 2012 [38]
- Shupe, L. y Fetz, E. Un modelo de red neuronal que se integra y dispara que simula la plasticidad cortical inducida artificialmente. eNeuro, 2021. [39]
Referencias
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enlaces externos
- Laboratorio Fetz
- Publicaciones de Eberhard Fetz indexadas por Google Scholar