Winfried Denk (nacido en 1957) construyó el primer microscopio de dos fotones mientras era un estudiante de posgrado (y brevemente un postdoctorado) en el laboratorio de Watt W. Webb en la Universidad de Cornell , en 1989.
Winfried Denk | |
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Nació | |
Nacionalidad | alemán |
Ocupación | Físico |
Conocido por | Implementación de microscopía de dos fotos |
Premios | Gottfried Wilhelm Leibniz Premio , Premio Kavli , Premio Rosenstiel , El Premio del cerebro |
Antecedentes académicos | |
Asesores académicos | Watt W. Webb |
Temprana edad y educación
Denk nació en Munich, Alemania. Cuando era niño, pasaba la mayor parte de su tiempo de juego aprendiendo a usar las herramientas y los materiales de construcción en el taller de su padre. En la escuela se hizo evidente que los "talentos de Denk estaban distribuidos de manera desigual entre las materias, favoreciendo las matemáticas y la física". [1] Reparar y construir dispositivos electrónicos fue su principal pasatiempo durante la escuela secundaria.
Después de la secundaria, Denk completó el período obligatorio de 15 meses en el ejército alemán y pasó los siguientes 3 años en la Universidad Ludwig Maximilian de Munich . En 1981 se traslada a Zúrich para estudiar en la ETH . Durante este tiempo, también trabajó en el laboratorio de Dieter Pohl, en el laboratorio de IBM . Allí construyó uno de los primeros microscopios de súper resolución y desarrolló una pasión por la microscopía de barrido. Hizo su tesis de maestría en el laboratorio de Kurt Wüthrich , bajo la dirección directa de Gerhard Wagner . Pero sintió que la espectroscopia de RMN no era para él porque no implicaba suficientes oportunidades para crear nuevos dispositivos experimentales.
En 1984, Denk se incorporó al laboratorio de Watt W. Webb en Cornell. Si bien el propio Webb estaba extremadamente interesado en los métodos, tanto la espectroscopia de correlación de fluorescencia como la espectroscopia de recuperación de blanqueamiento fotográfico se habían inventado en su laboratorio, dio a los estudiantes y postdoctorados mucha libertad. Denk disfrutó de su tiempo en Cornell, pero estuvo a punto de ser despedido después de ir a Grecia durante seis meses para estudiar focas monje. Dada una segunda oportunidad, inició un proyecto destinado a medir el movimiento de los mechones de cabello sensoriales en el oído interno. Uno de los atractivos de este esfuerzo fue que requirió una estadía en San Francisco, para aprender de Jim Hudspeth y su grupo sobre las células ciliadas en general y específicamente cómo prepararlas para las mediciones planeadas.
Denk regresó a Cornell e inventó un método lo suficientemente sensible para medir el movimiento térmico de los mechones de cabello. Continuó demostrando que las células ciliadas pueden sentir su propio movimiento browniano . [2]
En el comienzo de la carrera de Denk, fue fundamental su intuición de que las imágenes de dos fotones (2p) podrían dañar la muestra con una imagen confocal de menos de un fotón. [3] Él predijo esto a pesar del hecho de que la intensidad máxima de la luz para 2p es casi un millón de veces mayor que para el microscopio confocal. Igualmente importante fue su idea de que la excitación infrarroja 2p permitiría que la fluorescencia dispersa contribuyera a imágenes incluso profundas en muestras turbias, mejorando el acceso óptico y la resolución de imágenes 2p sobre lo que era posible utilizando imágenes confocales. [4]
En ninguna parte esto ha demostrado ser más valioso que cuando se obtienen imágenes de neuronas en tejido cerebral vivo. La microscopía de dos fotones sigue siendo la única técnica que permite registrar la actividad en cerebros vivos con alta resolución espacial. La excitación 2p también se puede utilizar para mapear las distribuciones de los receptores de las células liberando sustancias de sus "jaulas" químicas. [4]
Denk demostró más tarde que 2p se puede utilizar para registrar la actividad en la retina estimulada visualmente. [5] También demostró que se puede combinar con óptica adaptativa para mejorar la resolución y con pulsos amplificados para llevar el límite de profundidad a 1 mm en el tejido cerebral. [6] [7] Hoy en día, la microscopía de excitación de dos fotones también se utiliza en los campos de fisiología, embriología e ingeniería de tejidos, así como en la investigación del cáncer.
La escasez de datos sobre la conectividad entre neuronas había sido una limitación importante en la neurociencia de circuitos. El artículo de 2004 de Denk [8] que describe la microscopía de bloques en serie automatizada reavivó la ciencia latente del mapeo integral de circuitos neuronales ( conectómica ), iniciada por Sydney Brenner. [9]
Denk, ahora director del Instituto Max Planck de Neurobiología , continúa trabajando para mejorar las técnicas de mapeo de circuitos en el cerebro de los roedores. [10] Su trabajo más reciente implica determinar con precisión las posiciones, orientaciones e identidades de proteínas y ligandos unidos en células crioconservadas. [11] [12]
Papeles notables
Denk, Stricker & Webb1990, Ciencia. Microscopía de fluorescencia de barrido láser de dos fotones [3]
Denk 1994, Proc Natl Acad Sci USA. Microscopía fotoquímica de barrido de dos fotones: cartografía de la distribución de canales iónicos regulados por ligandos [4]
Yuste y Denk 1995, Nature. Espinas dendríticas como unidades funcionales básicas de integración neuronal [13]
Svoboda, Tank & Denk 1996, Science. Medición directa del acoplamiento entre espinas y ejes dendríticos. [14]
Euler, Detwiler y Denk 2002, Nature. Señales de calcio direccionalmente selectivas en dendritas de células amacrinas en estrella. [15]
Denk y Horstmann 2004, PLoS Biology. Microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie para reconstruir nanoestructuras de tejidos tridimensionales [8]
Helmchen & Denk 2005, Nature Methods. Microscopía de dos fotones de tejido profundo [7]
Briggman y col. 2011, Naturaleza. Especificidad de cableado en el circuito de selectividad de dirección de la retina [16]
Helmstaedter y col. 2013, Naturaleza. Reconstrucción conectómica de la capa plexiforme interna en la retina del ratón [17]
Reconocimiento
1998 Premio Joven Investigador de la Sociedad Biofísica
Premio de rango 2000 para Optoelectrónica [18]
2003 Premio Leibniz de la DFG (Consejo Alemán de Investigación)
2006 Premio W. Alden Spencer , Universidad de Columbia, Nueva York
Premio Kavli de Neurociencia 2012 , Academia Noruega de Ciencias y Letras [19]
2013 Miembro internacional electo de la Academia Nacional Estadounidense de Ciencias (NAS) [20]
Premio Rosenstiel 2013 [21]
Premio Cerebro 2015 (Fundación Europea para la Investigación del Cerebro Grete Lundbeck) [22]
Premio Internacional de Neurociencia Traslacional 2015 de la Fundación Gertrud Reemtsma [23]
Servicio
2016 Miembro de la Academia de Ciencias y Humanidades de Baviera [24]
2015 Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Alemania Leopoldina [25]
2014 Miembro de la Organización Europea de Biología Molecular (EMBO) [26]
Referencias
- ^ "Biosketch de Kavli" . El premio Kavli . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ^ Denk, W .; Webb, WW; Hudspeth, AJ (1 de julio de 1989). "Las propiedades mecánicas de los mechones de cabello sensoriales se reflejan en su movimiento browniano medido con un interferómetro diferencial láser" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 86 (14): 5371–5375. doi : 10.1073 / pnas.86.14.5371 . ISSN 0027-8424 . PMC 297624 . PMID 2787510 .
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- ^ Denk, W .; Detwiler, PB (8 de junio de 1999). "Registro óptico de señales de calcio evocadas por la luz en la retina funcionalmente intacta" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 96 (12): 7035–7040. doi : 10.1073 / pnas.96.12.7035 . ISSN 0027-8424 . PMC 22046 . PMID 10359834 .
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- ^ Briggman, Kevin L .; Helmstaedter, Moritz; Denk, Winfried (2011). "Especificidad de cableado en el circuito de selectividad de dirección de la retina" . Naturaleza . 471 (7337): 183–188. doi : 10.1038 / nature09818 . ISSN 0028-0836 . PMID 21390125 . S2CID 4425160 .
- ^ Helmstaedter, Moritz; Briggman, Kevin L .; Turaga, Srinivas C .; Jain, Viren; Seung, H. Sebastian; Denk, Winfried (7 de agosto de 2013). "Reconstrucción conectómica de la capa plexiforme interna en la retina del ratón" . Naturaleza . 500 (7461): 168-174. doi : 10.1038 / nature12346 . ISSN 0028-0836 . PMID 23925239 . S2CID 3119909 .
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- ^ "Prof. Dr. Winfried Denk" . Bayerische Akademie der Wissenschaften . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ^ "Lista de miembros: Winfried Denk" . Leopoldina . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ^ "Lista de miembros" . EMBO . Consultado el 27 de junio de 2020 .