Эмери Н. Браун - Emery N. Brown
Эмери Н. Браун | |
|---|---|
| Альма-матер | Гарвардский университет |
| Известен |
Системная нейробиология Вычислительная нейробиология Механизмы анестезии Обработка нейронных сигналов |
| Награды |
Награда за новаторство директора Национального института здравоохранения Премия директора NIH за трансформационные исследования, член Американской академии искусств и наук, член Национальной академии наук, член Национальной академии медицины, член Национальной инженерной академии, Стипендия Гуггенхайма, Американское общество анестезиологов. Премия за исследования |
| Научная карьера | |
| Поля |
Нейробиология Системы нейробиология Статистика Анестезиология Вычислительная нейробиология Биоинженерия |
| Учреждения |
Гарвардская медицинская школа Массачусетского технологического института Массачусетская больница общего профиля |
Эмери Нил Браун - американский статистик , нейробиолог и анестезиолог . Он - профессор анестезии Уоррена М. Запола в Гарвардской медицинской школе и Массачусетской больнице общего профиля (MGH), а также практикующий анестезиолог в MGH. В Массачусетском технологическом институте он является профессором медицинской инженерии Эдварда Худ Таплина и профессором вычислительной нейробиологии, заместителем директора Института медицинской инженерии и науки и директором программы Гарвардского технологического института в области медицинских наук и технологий .
В 2015 году Браун был избран членом Национальной инженерной академии за разработку алгоритмов обработки нейронных сигналов для понимания кодирования памяти и моделирования состояний мозга при анестезии. Браун - один из 19 человек, избранных во все три отделения Национальных академий наук, инженерии и медицины , а также первый афроамериканец и первый анестезиолог, избранный во все три национальные академии.
биография
Браун вырос в Окале, штат Флорида , где он учился в начальной и средней школе Фессендена, средней школе Оцеолы и средней школе Северной Марион . Он окончил Академию Филлипса в Эксетере в Эксетере, штат Нью-Гэмпшир, в 1974 году, проведя второй семестр последнего года обучения в Эксетере по программе школьного года за границей, изучая испанский язык в Барселоне, Испания . В 1978 году он получил степень бакалавра искусств (с отличием) по прикладной математике в Гарвардском колледже . По окончании учебы Браун получил стипендию Международного фонда Ротари для изучения математики в Institut Fourier des Mathèmatiques Pures в Гренобле , Франция .
По возвращении из Гренобля он поступил в Гарвардскую медицинскую школу по программе MD / PhD. Он получил степень магистра искусств в 1984 году в области статистики и докторскую степень по статистике в 1988 году в Гарвардском университете и степень доктора медицины (с отличием) в 1987 году в Гарвардской медицинской школе.
Браун завершил стажировку по внутренним болезням в 1989 году в Бригаме и женской больнице , стажировку по эндокринологии в Бригаме и женской больнице в 1992 году и резидентуру по анестезиологии в MGH в 1992 году. В 1992 году Браун присоединился к сотрудникам отделения Анестезия в MGH и на факультете Гарвардской медицинской школы. В 2005 году он поступил на факультет Массачусетского технологического института .
В настоящее время Браун - профессор анестезии Уоррена М. Запола в Гарвардской медицинской школе , профессор медицинской инженерии Эдварда Худ Тэплина в Институте медицинской инженерии и науки Массачусетского технологического института и профессор вычислительной нейробиологии в Массачусетском технологическом институте. В дополнение к своим профессорским должностям, Браун является директором научно-исследовательской лаборатории статистики нейробиологии Массачусетского технологического института, содиректором отдела медицинских наук и технологий Гарвардского технологического института и заместителем директора Института медицинской инженерии Массачусетского технологического института. & Наука. Браун также работает анестезиологом в MGH.
Научная карьера
Браун опубликовал множество статей по компьютерной нейробиологии и анестезиологии. Браун - главный исследователь Лаборатории исследований нейробиологической статистики в MGH и Массачусетском технологическом институте, где он в настоящее время проводит свои исследования.
Измерение времени на биологических часах человека
Браун разработал статистические методы для характеристики свойств циркадной системы человека (биологических часов) на основе данных о температуре ядра, записанных в соответствии с постоянными стандартными протоколами, а также протоколами автономной и принудительной десинхронизации. В начале своей карьеры Браун сотрудничал с исследователями циркадных ритмов, чтобы применить свои методы для ответа на фундаментальные исследовательские вопросы в области физиологии циркадных ритмов. Статистические методы Брауна имели решающее значение для: точной оценки периода и внутреннего времени на циркадных часах человека на основе непрерывных измерений внутренней температуры; демонстрация того, что яркий свет можно использовать для сдвига фазы циркадных часов человека; правильно рассчитанное управление светлым и темным периодами можно было бы использовать для согласования внутренних часов сменных рабочих с внешним временем; и что, вопреки представлениям того времени, период биологических часов человека, как и у других животных, был ближе к 24 часам, а не к 25 часам.
Расшифровка сигналов мозга
Позже Браун сосредоточил свои статистические исследования на разработке алгоритмов обработки сигналов и статистических методов анализа нейронных данных. Он разработал парадигму точечного процесса в пространстве состояний (SSPP), чтобы изучить, как нейронные системы поддерживают динамическое представление информации. Для анализа нейронной активности Прокалывание и бинарных поведенческих задач , представленный в виде многомерных или одномерными точечных процессов (0-1 события , которые происходят в непрерывное время), его исследование , полученные аналоги фильтра Калмана , Кальман сглаживание , последовательных алгоритмы Монта - Карло , и комбинированное состояние и алгоритмы оценки параметров, обычно применяемые к наблюдениям временных рядов с непрерывными значениями.
Браун использовал эти методы, чтобы: показать, что ансамбли нейронов в гиппокампе грызунов поддерживают высокоточное представление пространственного положения животного; отслеживать формирование нейронных рецептивных полей в миллисекундном масштабе времени; отслеживать одновременные изменения нейронной активности и поведения во время обучающих экспериментов; расшифровать, как группы моторных нейронов представляют информацию о движении; и отслеживать подавление вспышек у пациентов под общей анестезией.
Браун применил парадигму пространства состояний для: анализа обучения в экспериментах по поведенческой нейробиологии; изучить взаимосвязь между обучением и изменениями функции гиппокампа у людей; оценить эффективность глубокой стимуляции мозга в улучшении поведенческих характеристик у людей и нечеловеческих приматов; и точно определить изменения в уровнях сознания под общей анестезией, вызванной пропофолом.
Вместе с Партой Митрой Браун стал соучредителем и одним из руководителей летних курсов по нейроинформатике в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, Массачусетс, с 2002 по 2006 год. Вместе с Робертом Кассом он руководит проводимой раз в два года конференцией по статистическому анализу нейронных данных в Центре нейронных основ познания Университета Карнеги-Меллона . Он является соавтором учебника по анализу данных нейробиологии с Робертом Кассом и Ури Иденом.
Характер общей анестезии
Раскрытие тайны общей анестезии - еще один важный вопрос, стоящий перед современной медициной. В 2004 году Браун начал программу исследований системной нейробиологии для изучения механизмов анестезиологического действия, сформировав и возглавив междисциплинарное сотрудничество анестезиологов, нейробиологов, статистиков, нейрохирургов, неврологов, биоинженеров и математиков в MGH, Массачусетском технологическом институте и Бостонском университете. В 2007 году он получил премию директора NIH Pioneer Award за поддержку этого исследования, что сделало его первым анестезиологом и первым статистиком, получившим эту награду. Его анестезиологические исследования внесли фундаментальный теоретический и экспериментальный вклад в понимание нейрофизиологии общей анестезии. В двух основополагающих статьях Браун представил первый системный нейробиологический анализ того, как анестетики действуют на определенные рецепторы в определенных нервных цепях, вызывая обычно наблюдаемые измененные состояния возбуждения. Этот анализ обеспечил существенное недостающее звено между значительным объемом исследований молекулярной фармакологии анестезирующего действия и поведенческими реакциями, обычно наблюдаемыми у анестезированных пациентов. Браун также показывает, что вопреки распространенной догме общая анестезия - это не сон, а обратимая кома.
Исследовательская группа Брауна предоставила подробные сведения о том, как анестетики вызывают бессознательное состояние. Мозг не отключается под общим наркозом. Вместо этого анестетики вызывают высокоструктурированные колебания между ключевыми областями мозга. Эти колебания, которые легко видны на стандартных записях электроэнцефалограммы (ЭЭГ), изменяют возбуждение, нарушая нормальную связь между областями. Это аналогично тому, что происходит, когда пациент с эпилепсией теряет сознание с появлением регулярных гиперсинхронных колебаний припадка. Колебания, вызванные анестетиком, также похожи на то, что происходит, когда гул в телефонной линии не позволяет поддерживать нормальный разговор.
Браун выполнил множество исследований, в частности, свойств анестезии, вызванной пропофолом. Он обнаружил, что потеря сознания, вызванная пропофолом, опосредуется одновременно двумя различными колебательными процессами. Первый - это сильные когерентные альфа-колебания (от 8 до 10 циклов в секунду) между корой и таламусом (26-28), а второй - сильные некогерентные корковые медленные колебания (<1 цикла в секунду). Альфа-колебания нарушают связь между таламусом и корой. Медленные волны ограничивают узкими временными интервалами время, в которое корковые нейроны могут разряжаться, что затрудняет поддержание связи внутри коры. Кроме того, каждый анестетик имеет различную сигнатуру ЭЭГ, отражающую действие различных механизмов нервной цепи. Эти сигнатуры меняются с возрастом и дозой анестетика. Практическое значение этого открытия заключается в том, что ЭЭГ можно использовать в режиме реального времени для точного мониторинга состояния анестезии пациентов. Группа Брауна разработала онлайн-программу обучения анестезиологов этому подходу к мониторингу.
Браун и его коллеги создают новую парадигму для пробуждения пациентов после общей анестезии. Они показали, что состояние анестезии можно быстро изменить, введя метилфенидат (риталин) или активируя дофаминергические системы. Это предлагает новый реальный способ активного восстановления когнитивных функций у пациентов после анестезии и седации. Они получили одобрение FDA на проведение клинических испытаний для проверки этой идеи на людях (NCT 02051452). Они также показали, что подавление вспышек, состояние глубокой инактивации мозга, наблюдаемое при глубокой общей анестезии, гипотермии, коме и нарушениях развития мозга, можно просто объяснить с помощью объединяющей нейронно-метаболической модели. Группа Брауна также показала, что подавление вспышек можно точно контролировать для поддержания терапевтической медикаментозной комы. В этом исследовании используется система управления с обратной связью, основанная на его парадигме SSPP. Это может иметь важные последствия для лечения таких пациентов, как Габби Гиффордс , Майкл Шумакер , Малала Юсафзай и Джоан Риверс , которые получили травмы головного мозга или страдают внутричерепной гипертензией и нуждаются в медицинской коме для ускорения восстановления мозга.
Анестезиологические исследования Брауна были представлены на Национальном общественном радио , в журналах Scientific American , MIT Technology Review , New York Times и в TEDMED 2014.
Служба национального комитета
Браун работал в многочисленных национальных комиссиях и консультативных комитетах. Совсем недавно он работал в рабочей группе NIH BRAIN Initiative. Его текущая работа в комитете включает в себя членство в Совете директоров Фонда Берроуза-Велкома, Консультативного комитета NSF по математическим и физическим наукам, Совета советов NIH, Попечительского совета Международного общества исследований анестезии, Научно-консультативного комитета CURE. Эпилепсия и Управляющий совет Американской академии искусств и наук.
Награды и отличия
На протяжении своей карьеры Браун получил ряд наград, в том числе: стипендию Роберта Вуда Джонсона для развития медицинского факультета, стипендию NSF для развития карьеры меньшинств, премию независимого ученого Национального института психического здоровья, премию Джерома Сакса от Национального института статистики. Науки за выдающиеся междисциплинарные исследования, награда директора NIH за новаторство, награда директора NIH за трансформационные исследования, стипендия Гуггенхайма и награда Американского общества анестезиологов за выдающиеся достижения в исследованиях. Браун был назван одним из ведущих врачей Америки журналом Black Enterprise Magazine и одним из 50 самых влиятельных цветных людей в области здравоохранения и наук о жизни по версии Get Konnected GK50 Boston В 2018 году Браун получил премию Диксона в области науки за свою работу над статистическим анализом. нейронных данных и исследований по анестезии. Один из номинантов Карнеги-Меллона, профессор Роберт Э. Касс , отметил, что Браун является «мировым экспертом по статистическому анализу нейронных данных» и что работа Брауна по анестезии «поистине преобразила» эту область.
Браун представил несколько мемориальных лекций, в том числе: Мемориальную лекцию Льюиса Х. Райта Американского общества анестезиологов, лекцию Джона В. Северингхауса по трансляционным наукам и медальонную лекцию Института математических наук.
Браун является научным сотрудником Американского института медицинской и биологической инженерии , Американской статистической ассоциации , IEEE , Американской ассоциации развития наук и Американской академии искусств и наук . Браун был введен в Зал славы изобретателей Флориды . Браун является членом всех трех отделений национальных академий, а именно Национальной академии медицины , Национальной академии наук и Национальной инженерной академии . Он первый афроамериканец и первый анестезиолог, избранный во все три отделения.