Торстен Визель

Торстен Визель (швед. Torsten Wiesel; род. 3 июня 1924, Уппсала, Швеция) — шведский и американский нейробиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1981 года (совместно с Дэвидом Хьюбелом и Роджером Сперри). Наиболее известен фундаментальными исследованиями механизмов обработки зрительной информации в коре головного мозга, в частности, открытием колончатой организации первичной зрительной коры и критических периодов развития зрительной системы.

Ранние годы и образование

Торстен Нильс Визель родился в семье психиатра Карла Визеля и его жены Анны-Ли. В 1947 году окончил медицинский факультет Каролинского института в Стокгольме, где получил степень доктора медицины. В 1954 году защитил докторскую диссертацию, посвящённую физиологии слуховой системы. После этого работал ассистентом на кафедре физиологии Каролинского института, где начал свои первые исследования в области нейрофизиологии.

Научная карьера

Переезд в США и начало сотрудничества с Дэвидом Хьюбелом

В 1955 году Визель получил стипендию для работы в лаборатории Стивена Куффлера в Университете Джонса Хопкинса (Балтимор, США). В 1958 году он перешёл в Гарвардскую медицинскую школу, где начал многолетнее сотрудничество с Дэвидом Хьюбелом. Их совместная работа продолжалась более 20 лет и привела к ряду ключевых открытий в нейробиологии зрения.

Исследования зрительной коры

Основные эксперименты Визеля и Хьюбела проводились на кошках и обезьянах. Они использовали метод микроэлектродной регистрации активности отдельных нейронов в зрительной коре. В ходе исследований были выявлены следующие закономерности:

• Ориентационная избирательность. Нейроны первичной зрительной коры (поле V1) реагируют на линии и рёбра определённой ориентации (вертикальные, горизонтальные, наклонные). Это свойство отсутствует у нейронов сетчатки и подкорковых структур.
• Колончатая организация. Нейроны, расположенные в вертикальных колонках (столбцах) коры, имеют сходные свойства — например, одинаковую предпочтительную ориентацию стимула. Эта колончатая структура была названа «гиперколонкой» и рассматривается как функциональная единица коры.
• Бинокулярное взаимодействие. Визель и Хьюбел показали, что большинство нейронов зрительной коры получают сигналы от обоих глаз, но степень доминирования одного глаза может варьировать. Это открытие легло в основу понимания механизмов бинокулярного зрения.
• Критические периоды развития. Визель и Хьюбел экспериментально доказали, что для нормального развития зрительной системы необходима зрительная стимуляция в раннем возрасте. Если один глаз лишён зрительного опыта в течение критического периода (у кошек — первые 3–4 месяца жизни), то соответствующие нейроны коры теряют способность обрабатывать сигналы от этого глаза, что приводит к необратимой амблиопии («ленивый глаз»). Это открытие имело огромное значение для педиатрической офтальмологии и лечения косоглазия.

Методологические достижения

Визель и Хьюбел разработали и усовершенствовали методику хронической регистрации активности нейронов у бодрствующих животных. Они также впервые применили метод окрашивания нейронов по Гольджи для идентификации типов клеток в зрительной коре, что позволило связать функциональные свойства нейронов с их морфологией.

Нобелевская премия и признание

В 1981 году Торстен Визель совместно с Дэвидом Хьюбелом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся обработки информации в зрительной системе». Роджер Сперри получил премию в том же году за исследования функциональной асимметрии полушарий мозга. Визель и Хьюбел разделили половину премии.

Визель также является членом Национальной академии наук США (с 1972), Американской академии искусств и наук (с 1979) и Королевской шведской академии наук (с 1982). Он был удостоен множества наград, включая премию Луизы Гросс-Хорвиц (1971), премию Розенстила (1972) и премию Карла Спенсера Лешли (1977).

Административная и общественная деятельность

В 1980–1990-х годах Визель занимал ряд административных должностей:

• Президент Рокфеллеровского университета (Нью-Йорк) с 1991 по 1998 год. Под его руководством университет расширил программы нейробиологических и молекулярно-биологических исследований.
• Председатель Совета по науке и технологиям при президенте США (1993–1998) — консультативный орган, занимавшийся вопросами научной политики и финансирования фундаментальных исследований.
• Член Международного совета по науке (1996–2002).

Визель активно выступал за международное научное сотрудничество, особенно в области нейронаук. Он участвовал в создании Международной организации по исследованию мозга (IBRO) и был её президентом в 1978–1982 годах.

Личная жизнь и последние годы

Торстен Визель был женат трижды. Его первая жена — врач Анна-Лена Визель (урождённая Хольм), вторая — актриса и писательница Линда Визель, третья — журналистка и писательница Джин Стейн. У него трое детей.

После выхода на пенсию Визель продолжал консультировать научные организации и читать лекции. В 2010 году он подписал открытое письмо в поддержку использования животных в биомедицинских исследованиях. В 2023 году, в возрасте 99 лет, он всё ещё сохранял активность и интерес к нейробиологии.

Основные научные труды

• Hubel D. H., Wiesel T. N. Receptive fields of single neurones in the cat’s striate cortex // Journal of Physiology. — 1959. — Vol. 148, № 3. — P. 574–591.
• Hubel D. H., Wiesel T. N. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat’s visual cortex // Journal of Physiology. — 1962. — Vol. 160, № 1. — P. 106–154.
• Wiesel T. N., Hubel D. H. Single-cell responses in striate cortex of kittens deprived of vision in one eye // Journal of Neurophysiology. — 1963. — Vol. 26, № 6. — P. 1003–1017.
• Hubel D. H., Wiesel T. N. The period of susceptibility to the physiological effects of unilateral eye closure in kittens // Journal of Physiology. — 1970. — Vol. 206, № 2. — P. 419–436.

Влияние на науку и медицину

Открытия Визеля и Хьюбела заложили основы современной нейробиологии зрения. Их работы:

• Доказали принцип иерархической обработки сенсорной информации в коре, где простые нейроны объединяются в сложные детекторы признаков.
• Объяснили механизмы пластичности мозга в критических периодах развития, что привело к разработке методов ранней диагностики и лечения амблиопии и косоглазия.
• Стимулировали развитие компьютерного зрения и нейросетей, основанных на принципах колончатой организации и ориентационной избирательности.

Источники

• Hubel D. H., Wiesel T. N. Brain and Visual Perception: The Story of a 25-Year Collaboration. — Oxford University Press, 2005.
• Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1981–1990. — World Scientific Publishing, 1993.
• Кэндел Э. Р. В поисках памяти: Возникновение новой науки о человеческой психике. — М.: АСТ, 2019.
• Wiesel T. N. The postnatal development of the visual cortex and the influence of environment // Nobel Lecture, 1981.
• Национальная академия наук США. Биографические мемуары: Торстен Визель. — 2020.