Gerald Edelman - Gerald Edelman

Gerald Edelman
Professor Gerald M. Edelman (cortado) .jpg
Gerald M. Edelman em 2010.
Nascer
Gerald Maurice Edelman

( 01/07/1929 )1 de julho de 1929
Faleceu 17 de maio de 2014 (17/05/2014)(com 84 anos)
Nacionalidade americano
Alma mater Ursinus College , Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia , Universidade Rockefeller
Cônjuge (s) Maxine M. Morrison (m. 1950; 3 filhos)
Prêmios Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1972
Carreira científica
Campos Imunologia
Neurociência
Filosofia da mente
Alunos de doutorado Paul David Gottlieb

Gerald Maurice Edelman ( / ɛ d əl m ən / ; 01 de julho de 1929 - 17 de maio, 2014) era um americano biólogo que compartilhou de 1972 Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina para o trabalho com Rodney Robert Porter sobre o sistema imunológico . A pesquisa ganhadora do Prêmio Nobel de Edelman dizia respeito à descoberta da estrutura das moléculas de anticorpos . Em entrevistas, ele disse que a maneira como os componentes do sistema imunológico evoluem ao longo da vida do indivíduo é análoga à maneira como os componentes do cérebro evoluem ao longo da vida. Há uma continuidade, dessa forma, entre seu trabalho sobre o sistema imunológico, pelo qual ele ganhou o Prêmio Nobel , e seu trabalho posterior em neurociência e filosofia da mente .

Vida pregressa

Gerald Edelman nasceu em 1929 em Ozone Park, Queens, Nova York , filho de pais judeus , o médico Edward Edelman, e Anna (nascida Freedman) Edelman, que trabalhava na indústria de seguros. Ele estudou violino por anos, mas acabou percebendo que não tinha o impulso interno necessário para seguir a carreira de violinista de concerto e decidiu fazer pesquisas médicas. Ele frequentou escolas públicas em Nova York, graduando-se na John Adams High School e indo para a faculdade na Pensilvânia, onde se formou magna cum laude com um bacharelado no Ursinus College em 1950 e recebeu um MD da Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia em 1954 .

Carreira

Depois de um ano na Fundação Johnson de Física Médica, Edelman tornou-se residente do Hospital Geral de Massachusetts ; ele então praticou medicina na França enquanto servia no US Army Medical Corps . Em 1957, Edelman ingressou no Rockefeller Institute for Medical Research como um colega de pós-graduação, trabalhando no laboratório de Henry Kunkel e recebendo um doutorado. em 1960. O instituto fez dele o Decano Assistente (mais tarde Associado) de Estudos de Pós-Graduação; ele se tornou professor da escola em 1966. Em 1992, mudou-se para a Califórnia e tornou-se professor de neurobiologia no The Scripps Research Institute .

Após o prêmio Nobel, Edelman começou a pesquisar a regulação dos processos celulares primários , particularmente o controle do crescimento celular e o desenvolvimento de organismos multicelulares , com foco nas interações célula a célula no desenvolvimento embrionário inicial e na formação e função do sistema nervoso. Esses estudos levaram à descoberta de moléculas de adesão celular (CAMs), que orientam os processos fundamentais que ajudam um animal a atingir sua forma e através dos quais os sistemas nervosos são construídos. Uma das descobertas mais significativas feitas nessa pesquisa é que o gene precursor da molécula de adesão das células neurais deu origem, na evolução, a todo o sistema molecular da imunidade adaptativa .

premio Nobel

Enquanto estava em Paris servindo no Exército, Edelman leu um livro que despertou seu interesse por anticorpos . Ele decidiu que, como o livro falava tão pouco sobre anticorpos, ele os investigaria mais detalhadamente ao retornar aos Estados Unidos, o que o levou a estudar físico-química para seu Ph.D. em 1960. A pesquisa de Edelman e seus colegas e Rodney Robert Porter no início dos anos 1960 produziu avanços fundamentais na compreensão da estrutura química do anticorpo, abrindo uma porta para estudos adicionais. Por este trabalho, Edelman e Porter compartilharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1972.

Em seu comunicado à imprensa do Prêmio Nobel em 1972, o Karolinska Institutet elogiou o trabalho de Edelman e Porter como um grande avanço:

O impacto das descobertas de Edelman e Porter é explicado pelo fato de que forneceram uma imagem clara da estrutura e do modo de ação de um grupo de substâncias biologicamente particularmente importantes. Com isso, eles estabeleceram uma base sólida para uma pesquisa verdadeiramente racional, algo que antes faltava amplamente na imunologia. Suas descobertas representam claramente um avanço que imediatamente incitou uma fervorosa atividade de pesquisa em todo o mundo, em todos os campos da ciência imunológica, produzindo resultados de valor prático para o diagnóstico clínico e a terapia.

Ligações dissulfureto

Diagrama ilustrando as ligações dissulfeto (vermelho) que ligam as subunidades de proteína leve (verde) e pesada (azul) das moléculas de imunoglobulina G (IgG). Este diagrama também ilustra as posições relativas dos domínios variável (V) e constante (C) de uma molécula de IgG. As regiões variáveis ​​da cadeia pesada e leve juntam-se para formar locais de ligação ao antígeno no final dos dois braços simétricos do anticorpo.

As primeiras pesquisas de Edelman sobre a estrutura das proteínas dos anticorpos revelaram que as ligações dissulfeto unem as subunidades da proteína. As subunidades proteicas dos anticorpos são de dois tipos, as cadeias pesadas maiores e as cadeias leves menores. Duas cadeias leves e duas pesadas são ligadas entre si por ligações dissulfeto para formar um anticorpo funcional.

Modelos moleculares da estrutura do anticorpo

Usando dados experimentais de sua própria pesquisa e do trabalho de outros, Edelman desenvolveu modelos moleculares de proteínas de anticorpos. Uma característica chave desses modelos incluiu a ideia de que os domínios de ligação ao antígeno de anticorpos ( Fab ) incluem aminoácidos de ambas as subunidades de proteína leve e pesada . As ligações dissulfeto entre cadeias ajudam a reunir as duas partes do domínio de ligação ao antígeno.

Sequenciamento de anticorpos

Edelman e seus colegas usaram brometo de cianogênio e proteases para fragmentar as subunidades da proteína do anticorpo em pedaços menores que poderiam ser analisados ​​para determinação de sua sequência de aminoácidos . No momento em que a primeira sequência completa de anticorpo foi determinada (1969), era a maior sequência de proteína completa já determinada. A disponibilidade de sequências de aminoácidos de proteínas de anticorpos permitiu o reconhecimento do fato de que o corpo pode produzir muitas proteínas de anticorpos diferentes com regiões constantes de anticorpos semelhantes e regiões variáveis ​​de anticorpos divergentes .

Topobiologia

Topobiologia é a teoria de Edelman que afirma que a morfogênese é impulsionada por interações adesivas diferenciais entre populações de células heterogêneas e explica como uma única célula pode dar origem a um organismo multicelular complexo. Conforme proposto por Edelman em 1988, topobiologia é o processo que esculpe e mantém tecidos diferenciados e é adquirido pela segregação de células energeticamente favorecida por meio de interações celulares heterólogas.

Teoria da consciência

Em sua carreira posterior, Edelman foi conhecido por sua teoria da consciência , documentada em uma trilogia de livros técnicos e em vários livros subsequentes escritos para um público geral, incluindo Bright Air, Brilliant Fire (1992), A Universe of Consciousness (2001, com Giulio Tononi ), Wider than the Sky (2004) e Second Nature: Brain Science and Human Knowledge (2007).

Na segunda natureza, Edelman define a consciência humana como:

"... o que você perde ao entrar em um sono profundo sem sonhos ... anestesia profunda ou coma ... o que você recupera depois de emergir desses estados. [A] experiência de uma cena unitária composta variavelmente de respostas sensoriais ... memórias. .. situação ... "

O primeiro dos livros técnicos de Edelman, The Mindful Brain (1978), desenvolve sua teoria do Darwinismo Neural , que é construída em torno da ideia de plasticidade na rede neural em resposta ao ambiente. O segundo livro, Topobiology (1988), propõe uma teoria de como a rede neuronal original do cérebro de um recém-nascido é estabelecida durante o desenvolvimento do embrião . The Remembered Present (1990) contém uma exposição extensa de sua teoria da consciência .

Em seus livros, Edelman propôs uma teoria biológica da consciência, baseada em seus estudos do sistema imunológico. Ele explicitamente localizou sua teoria dentro da Teoria da Seleção Natural de Charles Darwin , citando os princípios-chave da teoria da população de Darwin, que postula que a variação individual dentro das espécies fornece a base para a seleção natural que eventualmente leva à evolução de novas espécies. Ele rejeitou explicitamente o dualismo e também descartou hipóteses mais recentes, como o chamado modelo "computacional" de consciência , que compara as funções do cérebro às operações de um computador. Edelman argumentou que a mente e a consciência são fenômenos puramente biológicos, decorrentes de processos celulares complexos dentro do cérebro, e que o desenvolvimento da consciência e da inteligência pode ser explicado pela teoria darwiniana.

A teoria de Edelman busca explicar a consciência em termos da morfologia do cérebro. O cérebro de um bebê recém-nascido compreende uma enorme população de neurônios (aproximadamente 100 bilhões de células) e aqueles que sobrevivem às fases iniciais de crescimento e desenvolvimento farão aproximadamente 100 trilhões de conexões entre si. Uma amostra de tecido cerebral do tamanho de uma cabeça de fósforo contém cerca de um bilhão de conexões, e se considerarmos como essas conexões neuronais podem ser combinadas de várias maneiras, o número de permutações possíveis torna-se hiperastronômico - na ordem de dez seguido por milhões de zeros . O cérebro jovem contém muito mais neurônios do que sobreviverão até a maturidade, e Edelman argumentou que essa capacidade redundante é necessária porque os neurônios são as únicas células do corpo que não podem ser renovadas e porque apenas as células e redes mais bem adaptadas ao seu propósito final irão ser selecionados à medida que se organizam em grupos de neurônios.

Darwinismo Neural

A teoria da seleção de grupos neuronais de Edelman, também conhecida como ' Darwinismo Neural ', tem três princípios básicos - Seleção do Desenvolvimento, Seleção Experiencial e Reentrada.

  1. Seleção de desenvolvimento - a formação da anatomia geral do cérebro é controlada por fatores genéticos, mas em qualquer indivíduo a conectividade entre os neurônios no nível sináptico e sua organização em grupos neuronais funcionais é determinada pela seleção somática durante o crescimento e o desenvolvimento. Esse processo gera uma enorme variabilidade no circuito neural - como a impressão digital ou a íris , duas pessoas nunca terão exatamente as mesmas estruturas sinápticas em qualquer área comparável do tecido cerebral. Seu alto grau de plasticidade funcional e a extraordinária densidade de suas interconexões permitem que grupos neuronais se auto-organizem em muitos "módulos" complexos e adaptáveis. Eles são compostos de muitos tipos diferentes de neurônios, que são tipicamente mais próximos e densamente conectados uns aos outros do que aos neurônios de outros grupos.
  2. Seleção experiencial - Sobrepondo o crescimento e desenvolvimento inicial do cérebro, e se estendendo ao longo da vida de um indivíduo, um processo contínuo de seleção sináptica ocorre dentro dos diversos repertórios de grupos neuronais. Esse processo pode fortalecer ou enfraquecer as conexões entre grupos de neurônios e é restringido por sinais de valor que surgem da atividade dos sistemas ascendentes do cérebro, que são continuamente modificados por uma saída bem-sucedida. A seleção experiencial gera sistemas dinâmicos que podem 'mapear' eventos espaço-temporais complexos dos órgãos sensoriais, sistemas do corpo e outros grupos neuronais no cérebro para outros grupos neuronais selecionados. Edelman argumenta que esse processo seletivo dinâmico é diretamente análogo aos processos de seleção que atuam sobre as populações de indivíduos nas espécies, e também aponta que essa plasticidade funcional é imperativa, já que nem mesmo a vasta capacidade de codificação de todo o genoma humano é suficiente para especificar explicitamente as estruturas sinápticas astronomicamente complexas do cérebro em desenvolvimento.
  3. Reentrada —O conceito de sinalização reentrante entre grupos neuronais. Ele define reentrada como o intercâmbio dinâmico recursivo contínuo de sinais que ocorre em paralelo entre mapas cerebrais, e que continuamente inter-relaciona esses mapas uns aos outros no tempo e no espaço ( clipe de filme : Edelman demonstra a formação espontânea de grupo entre neurônios com conexões reentrantes). Para suas operações, a reentrada depende das redes intrincadas de conexões recíprocas maciçamente paralelas dentro e entre grupos neuronais, que surgem por meio dos processos de seleção de desenvolvimento e experiência descritos acima. Edelman descreve a reentrada como "uma forma de seleção contínua de ordem superior ... que parece ser exclusiva dos cérebros de animais" e que "não há outro objeto no universo conhecido tão completamente distinto por circuitos reentrantes como o cérebro humano".

Teoria da evolução

Edelman e Gally foram os primeiros a apontar a difusão da degeneração nos sistemas biológicos e o papel fundamental que a degeneração desempenha em facilitar a evolução.

Carreira posterior

Edelman fundou e dirigiu o Instituto de Neurociências , um centro de pesquisa sem fins lucrativos em San Diego que, entre 1993 e 2012, estudou as bases biológicas da função cerebral superior em humanos. Ele atuou no conselho científico do projeto World Knowledge Dialogue.

Edelman foi membro do Conselho Consultivo do Festival de Ciência e Engenharia dos EUA.

Pessoal

Edelman se casou com Maxine M. Morrison em 1950. Eles têm dois filhos, Eric, um artista visual da cidade de Nova York, e David, um professor adjunto de neurociência na Universidade de San Diego . Sua filha, Judith Edelman , é uma musicista de bluegrass , artista musical e escritora. Alguns observadores notaram que um personagem de Richard Powers ' The Echo Criador pode ser um aceno de cabeça em Edelman.

Saúde e morte

Mais tarde em sua vida, ele teve câncer de próstata e doença de Parkinson . Edelman morreu em 17 de maio de 2014, em La Jolla, Califórnia , aos 84 anos.

Bibliografia

  • Neural Darwinism : The Theory of Neuronal Group Selection (Basic Books, New York 1987). ISBN  0-19-286089-5
  • Topobiologia: Uma Introdução à Embriologia Molecular (Basic Books, 1988, edição de reedição 1993) ISBN  0-465-08653-5
  • The Remembered Present: A Biological Theory of Consciousness (Basic Books, New York 1990). ISBN  0-465-06910-X
  • Bright Air, Brilliant Fire: On the Matter of the Mind (Basic Books, 1992, Reprint edition 1993). ISBN  0-465-00764-3
  • The Brain , Edelman e Jean-Pierre Changeux, editores, (Transaction Publishers, 2000). ISBN  0-7658-0717-3
  • A Universe of Consciousness : How Matter Becomes Imagination , Edelman e Giulio Tononi , co-autores, (Basic Books, 2000, Reprint edition 2001). ISBN  0-465-01377-5
  • Mais amplo que o céu : o dom fenomenal da consciência (Yale Univ. Press 2004) ISBN  0-300-10229-1
  • Second Nature: Brain Science and Human Knowledge (Yale University Press 2006) ISBN  0-300-12039-7

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos