John Wikswo - John Wikswo
Tento životopis živé osoby příliš spoléhá na Reference na primární zdroje.Březen 2014) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
John Wikswo | |
---|---|
narozený | |
Národnost | americký |
Vědecká kariéra | |
Pole | Biologická fyzika |
Instituce | Vanderbiltova univerzita |
John Peter Wikswo, Jr. (narozen 06.10.1949) je biologický fyzik v Vanderbiltova univerzita. Narodil se v Lynchburg, Virginie, Spojené státy.
Wikswo je známý pro jeho práci na biomagnetismus a srdeční elektrofyziologie.
Postgraduální studium
V 70. letech byl Wikswo postgraduálním studentem Stanfordská Univerzita, kde pracoval pod fyzikem William M. Fairbank studuje magnetokardiografie.
Biomagnetismus
V roce 1977 se stal odborným asistentem na katedře fyziky a astronomie na Vanderbiltova univerzita, kde založil laboratoř pro studium fyziky živého stavu. V roce 1980 provedl první měření magnetického pole izolovaného nervu protažením žabího ischiatického nervu drátem, toroidem s feritovým jádrem a detekcí indukovaného proudu pomocí OLIHEŇ magnetometr.[1] Wikswo a Ken Swinney současně vypočítali magnetické pole nervového axonu. [2]Na tuto práci o několik let později navázalo první podrobné srovnání měřeného a vypočítaného magnetického pole produkovaného jediným nervovým axonem.[3]
V související linii studia Wikswo spolupracoval s profesorem Vanderbiltem Johnem Barachem na analýze informačního obsahu biomagnetických versus bioelektrických signálů.[4][5][6]
Srdeční elektrofyziologie
Jedním z nejdůležitějších příspěvků Wikswo k vědě je jeho práce v srdeční elektrofyziologii. V roce 1987 začal spolupracovat s lékaři na Vanderbiltově lékařské fakultě, včetně Dana Rodena, na studiu elektrického šíření v psím srdci.[7]Tyto studie vedly k objevu efektu virtuální katody v srdeční tkáni: během elektrické stimulace čelo vlny akčního potenciálu pocházelo dále od elektrody ve směru kolmém na vlákna myokardu než ve směru rovnoběžném s nimi.[8]
Souběžně s těmito experimentálními studiemi Wikswo analyzoval efekt virtuální katody teoreticky pomocí bidomain model, matematický model elektrických vlastností srdeční tkáně, který bere v úvahu anizotropní vlastnosti intracelulárního i extracelulárního prostoru. Nejprve použil model bidomény k interpretaci biomagnetických měření z pramenů srdeční tkáně.[9]Wikswo si uvědomil, že vlastnost nerovných poměrů anizotropie v srdeční tkáni (poměr elektrické vodivosti ve směrech rovnoběžných a kolmých k vláknům myokardu je odlišný v intracelulárních a extracelulárních prostorech) má důležité důsledky pro magnetické pole spojené s propagačním akčním potenciálem vlna vpředu v srdci. S Nestorem Sepulveda používá Wikswo Metoda konečných prvků vypočítat charakteristický čtyřnásobný vzor symetrického magnetického pole produkovaný směrem ven se šířící vlnovou frontou.[10]
Nerovnoměrné poměry anizotropie mají během elektrické stimulace srdce ještě větší dopad. Wikswo, Roth a Sepulveda opět pomocí modelu konečných prvků předpovídali transmembránový potenciál distribuce kolem unipolární elektrody procházející proudem do pasivní, dvourozměrné vrstvy srdeční tkáně.[11]Zjistili, že oblast depolarizace pod katoda se rozprostírá dále ve směru kolmém k vláknům než rovnoběžně s vlákny, což je tvar, který Wikswo nazval psí kostí. Tato předpověď okamžitě vysvětlila efekt virtuální katody experimentálně nalezený v srdci psa; pozorovali virtuální katodu ve tvaru psí kosti. Pozdější simulace využívající aktivní, časově závislý model bidomény tento závěr potvrdily.[12]
Výpočet transmembránového potenciálu unipolární elektrodou vyústil v další predikci: oblasti hyperpolarizace přiléhající ke katodě ve směru rovnoběžném s vlákny myokardu. Obrácení polarizace stimulu poskytlo mechanismus pro anodickou stimulaci srdeční tkáně. Aby bylo možné tuto předpověď experimentálně otestovat, Wikswo zvládl techniku optického mapování pomocí barviva citlivá na napětí, umožňující měření transmembránového potenciálu pomocí optických metod. S Marcem Linem Wikswo provedla měření excitace s vysokým rozlišením po stimulaci pomocí unipolární elektrody v srdci králíka a potvrdila čtyři mechanismy elektrické stimulace - vytvoření katody, přerušení katody, vytvoření anody a přerušení anody - které byly předpovězeny výpočty bidomény .[13](Katoda a anoda odkazují na polaritu stimulu a značka a zlom indikují, zda k excitaci došlo po začátku nebo konci stimulačního pulzu.) Pozdější experimenty využívající tuto techniku vedly k předpovědi nového typu srdeční arytmie, kterou Wikswo pojmenoval čtyřlístek reentry. [14]
SQUID magnetometry
V 90. letech začala společnost Wikswo vyvíjet magnetometry SQUID s vysokým prostorovým rozlišením pro mapování magnetického pole, které byly použity jak v biomagnetických studiích, tak v nedestruktivních zkouškách.[15][16][17]Jak je pro práci Wikswo charakteristické, vyvinul současně teoretické metody pro zobrazení dvojrozměrné distribuce hustoty proudu z měření magnetického pole.[18]
VIIBRE
V prvních dvou desetiletích 21. století výzkum společnosti Wikswo zdůraznil vývoj a aplikaci zařízení v mikro a nano měřítku pro vybavení a ovládání jednotlivých buněk.[19]V roce 2001 založil Vanderbiltův institut pro integrovaný biosystémový výzkum a vzdělávání (VIIBRE) za účelem podpory a zdokonalení interdisciplinárního výzkumu v oblasti biofyzikálních věd a bioinženýrství ve Vanderbilt. Wikswo znovu zaměřil svůj výzkum na biologie systémů, stavba mikrofabrikovaných zařízení pro měření buněčných vlastností a vývoj matematických modelů buněčné signalizace. Navrhl orgán na čipu zařízení obsahující malé populace buněk k vyplnění mezer mezi buněčnými kulturami a modely zvířat pro použití v farmakologie a toxikologie. Tato práce vedla k druhému ocenění R&D 100 Award pro MultiWell MicroFormulator, které dodává a odebírá média buněčné kultury do každé z 96 jamek mikrotitrační destička pro toxikologický výzkum.
Další pozice
Působí také ve vědeckých poradních sborech společností Hypres Inc. a CardioMag Imaging Inc.[20]
Stručný životopis
- 1970 B.A., Fyzika, University of Virginia
- 1973 M.S., fyzika, Stanfordská Univerzita
- 1975 Ph.D., fyzika, Stanfordská Univerzita
- 1975-1977 vědecký pracovník v kardiologii, Lékařská fakulta Stanfordské univerzity
- 1977-1982 odborný asistent fyziky, Vanderbiltova univerzita
- 1982-1988 docent fyziky, Vanderbiltova univerzita
- 1988 – dosud profesor fyziky, Vanderbiltova univerzita
- 2001 – dosud Gordon A. Cain University profesor, Vanderbiltova univerzita
- 2001 – dosud profesor biomedicínského inženýrství, Vanderbiltova univerzita
- 2001 – dosud profesor molekulární fyziologie a biofyziky, Vanderbiltova univerzita
- 2001 – dosud ředitel Vanderbiltova institutu pro integrovaný výzkum a vzdělávání v oblasti biosystémů
- 2005 – současnost A.B. Učený profesor fyziky živých stavů, Vanderbiltova univerzita
Ocenění
Rok | Cena |
---|---|
1980–1982 | Výzkumný pracovník Alfreda P. Sloana |
1984 | Cena IR-100 za neuromagnetickou proudovou sondu |
1989 | Chlapík, Americká fyzická společnost |
1999 | Chlapík, Americký institut pro lékařské a biologické inženýrství |
2001 | Chlapík, Americká kardiologická asociace |
2005 | Chlapík, Společnost pro biomedicínské inženýrství |
2006 | Chlapík, Společnost pro srdeční rytmus |
2008 | Chlapík, IEEE |
2017 | Cena R&D 100 pro MultiWell MicroFormulator |
Reference
- ^ Wikswo JP Jr; Barach JP; Freeman JA (1980). "Magnetické pole nervového impulsu: První měření". Věda. 208 (4439): 53–55. Bibcode:1980Sci ... 208 ... 53W. doi:10.1126 / science.7361105. PMID 7361105.
- ^ Swinney KR, Wikswo JP Jr (1980). „Výpočet magnetického pole nervového akčního potenciálu“. Biofyzikální deník. 32 (2): 719–732. Bibcode:1980BpJ .... 32..719S. doi:10.1016 / S0006-3495 (80) 85012-0. PMC 1327234. PMID 7260298.
- ^ Roth BJ, Wikswo JP Jr (1985). „Magnetické pole jednoho axonu: srovnání teorie a experimentu“. Biofyzikální deník. 48 (1): 93–109. Bibcode:1985BpJ .... 48 ... 93R. doi:10.1016 / S0006-3495 (85) 83763-2. PMC 1329380. PMID 4016213.
- ^ Wikswo JP Jr; Barach JP (1982). Msgstr "Možné zdroje nových informací na magnetokardiogramu". Journal of Theoretical Biology. 95 (4): 721–729. doi:10.1016/0022-5193(82)90350-2. PMID 7109652.
- ^ Roth BJ, Wikswo JP Jr (1986). „Elektricky tichá magnetická pole“. Biofyzikální deník. 50 (4): 739–745. Bibcode:1986 BpJ .... 50..739R. doi:10.1016 / S0006-3495 (86) 83513-5. PMC 1329851. PMID 3779008.
- ^ Roth BJ, Guo WQ, Wikswo JP Jr (1988). "Účinky spirální anizotropie na elektrický potenciál a magnetické pole na vrcholu srdce". Matematické biologické vědy. 88 (2): 191–221. doi:10.1016/0025-5564(88)90042-9.
- ^ Bajaj AK, Kopelman HA, ((Wikswo JP Jr)), Cassidy F, Woosley RL Roden DM (1987). „Frekvenčně a orientačně závislé účinky mexiletinu a chinidinu na vedení v neporušeném srdci psa“. Oběh. 75 (5): 1065–1073. doi:10.1161 / 01.cir.75.5.1065. PMID 2436827.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
- ^ Wikswo JP Jr; Altemeier W; Balser JR; Kopelman HA; Wisialowski T; Roden DM (1991). „Virtuální katodové efekty během stimulace srdečního svalu: dvourozměrná měření in vivo“. Výzkum oběhu. 68 (2): 513–530. doi:10.1161 / 01.res.68.2.513. PMID 1991354.
- ^ Roth BJ, Wikswo JP Jr (1986). "Bi-doménový model pro extracelulární potenciál a magnetické pole srdeční tkáně". Transakce IEEE na biomedicínském inženýrství. 33 (4): 467–469. doi:10.1109 / TBME.1986.325804. PMID 3957401.
- ^ Sepulveda NG, Wikswo JP Jr (1987). "Elektrické a magnetické pole z dvourozměrné anizotropní bisyncytie". Biofyzikální deník. 51 (4): 557–568. Bibcode:1987BpJ .... 51..557S. doi:10.1016 / S0006-3495 (87) 83381-7. PMC 1329928. PMID 3580484.
- ^ Sepulveda NG, Roth BJ, Wikswo JP Jr (1989). "Aktuální injekce do dvourozměrné anizotropní bidomény". Biofyzikální deník. 55 (5): 987–999. Bibcode:1989BpJ .... 55..987S. doi:10.1016 / S0006-3495 (89) 82897-8. PMC 1330535. PMID 2720084.
- ^ Roth BJ, Wikswo JP Jr (1994). "Elektrická stimulace srdeční tkáně: Bidoménový model s aktivními membránovými vlastnostmi". Transakce IEEE na biomedicínském inženýrství. 41 (3): 232–240. doi:10.1109/10.284941. PMID 8045575.
- ^ Wikswo JP Jr; Lin S-F; Abbas RA (1995). „Virtuální elektrody v srdeční tkáni: běžný mechanismus pro anodickou a katodovou stimulaci“. Biofyzikální deník. 69 (6): 2195–2210. Bibcode:1995 BpJ .... 69,2195 W.. doi:10.1016 / S0006-3495 (95) 80115-3. PMC 1236459. PMID 8599628.
- ^ Lin SF, Roth BJ, Wikswo JP Jr (1999). "Čtyřlístek reentry v myokardu: Optické zobrazovací studie indukčního mechanismu". Časopis kardiovaskulární elektrofyziologie. 10 (4): 574–586. doi:10.1111 / j.1540-8167.1999.tb00715.x. PMID 10355700.
- ^ Staton DJ, Ma YP, Sepulveda NG, Wikswo JP (1991). "Magnetické mapování s vysokým rozlišením pomocí pole magnetometru SQUID". Transakce IEEE na magnetice. 27 (2): 3237–3240. Bibcode:1991ITM .... 27.3237S. doi:10.1109/20.133901.
- ^ Wikswo JP Jr (1995). „SQUID magnetometry pro biomagnetismus a nedestruktivní testování: důležité otázky a počáteční odpovědi“. Transakce IEEE na aplikovanou supravodivost. 5 (2): 74–120. Bibcode:1995 ITAS .... 5 ... 74 W.. doi:10.1109/77.402511.
- ^ Jenks WG, Sadeghi SS, Wikswo JP Jr (1997). "SQUID pro nedestruktivní vyhodnocení". Journal of Physics D: Applied Physics. 30 (3): 293–323. Bibcode:1997JPhD ... 30..293J. doi:10.1088/0022-3727/30/3/002.
- ^ Roth BJ, Sepulveda NG, Wikswo JP Jr (1989). "Použití magnetometru k zobrazení dvojrozměrného rozložení proudu". Journal of Applied Physics. 65 (1): 361–372. Bibcode:1989JAP .... 65..361R. doi:10.1063/1.342549.
- ^ Walker GM, Sai JG, Richmond A, Chung CY, Stremler MA, Wikswo JP (2005). "Účinky toku a difúze na studie chemotaxe v mikrofabrikovaném gradientním generátoru". Laboratoř na čipu. 5 (6): 611–618. doi:10.1039 / b417245k. PMC 2665276. PMID 15915253.
- ^ „Výkonný profil: John P. Wikswo Ph.D.“, Bloomberg Businessweek, zpřístupněno 21. 1. 2014.
Další čtení
- Bluestein, Adam (léto 2013). „Od orgánů k celému člověku“. proto. Archivovány od originál dne 14. března 2014. Citováno 14. března 2014.
- Gorman, Jessica (13. března 2013). „SQUID dokáže zachytit skrytou korozi“. ScienceNews. Citováno 14. března 2014.
- Grohol, John M. (1. října 2005). „Vývoj přenosného detektoru infekčních nemocí“. Psych Central. Archivovány od originál dne 10. září 2015. Citováno 14. března 2014.
- Schewe, Phillip F .; Stein, Benjamin P. (květen 2001). „Detektivové chobotnice by mohli ušetřit americké miliardy“. Zprávy APS. Citováno 14. března 2014.
- Vanderbilt University (9. prosince 2003). „Málo studované vlny v srdci mohou být příčinou selhání defibrilace“. ScienceDaily. Citováno 14. března 2014.
- „Málo studované vlny v srdci mohou být příčinou selhání defibrilace“.