Рэнди Дж. Нельсон — американский нейробиолог, заведующий кафедрой неврологических исследований имени Хейзел Руби Маккуэйн и основатель кафедры нейронауки в Медицинской школе Университета Западной Вирджинии . [1] Большая часть его исследований была сосредоточена на влиянии циркадных и сезонных ритмов на физиологию и поведение.
Нельсон окончил среднюю школу Джеймса А. Гарфилда в Гарретсвилле , штат Огайо , в 1972 году. Он получил степень бакалавра по психологии в Калифорнийском университете в Беркли в 1978 году, а затем степень магистра в Беркли в 1980 году. Обучаясь у Ирвинга Цукера, Нельсон затем получил докторскую степень по психологии , а также вторую докторскую степень по эндокринологии , также в Беркли. Затем он прошел финансируемую NIH постдокторскую стипендию в Техасском университете в Остине .
Хотя лаборатория его научного руководителя по диссертации была известна исследованиями циркадных ритмов, Нельсон начал работать над фотопериодизмом (длительностью дня) и сезонностью. Он исследовал механизмы, которые позволяют грызунам измерять продолжительность дня для определения времени года, чтобы предвидеть предсказуемые события, такие как зима, инициировать временно важные адаптации, такие как репродуктивные, метаболические и иммунные корректировки. Во время своих постдокторских исследований он установил роли дополнительных сигналов окружающей среды, которые точно настраивали время сезонности.
Нельсон был назначен на факультет психологии и нейронауки в Университете Джона Хопкинса с 1986 по 2000 год, когда он перешел в Университет штата Огайо (OSU), где он был профессором и заведующим кафедрой нейронауки. В 2012 году он был назначен первым почетным профессором Медицинского колледжа, а в 2013 году Совет попечителей присвоил ему звание почетного профессора университета.
Нельсон проводил исследования в четырех областях (1) сезонность в физиологии и поведении, (2) фотопериодизм и иммунная функция (3), циркадные ритмы и сон, и (4) агрессия). Хотя большая часть его ранних исследований была посвящена репродуктивной физиологии и поведению, его лаборатория начала использовать длину дня в качестве точного экологического зонда для выявления сезонных изменений в мозге и поведении. Его группа продемонстрировала, что короткие дни ухудшают пространственное обучение и память, ослабляя LTP. Действительно, гиппокамп уменьшается в размерах в короткие дни или при лечении мелатонином, которое имитирует короткие дни. Он также продемонстрировал, что приток крови в гиппокамп сокращается из-за коротких дней, что может приводить к снижению нейрогенеза, о котором сообщалось.
В Университете Джонса Хопкинса Нельсон сформировал важные совместные проекты с Соломоном Снайдером и другими в развивающейся области понимания поведенческой роли конкретных генных продуктов. Он сыграл роль в идентификации генов, участвующих в регуляции мотивированного поведения, такого как агрессия и размножение. Например, на ранних этапах «революции трансгенных мышей» он и его коллега из Университета Хопкинса опубликовали комплексную серию исследований, подробно описывающих влияние оксида азота (NO), в то время нового нейронного модулятора, на поведение. [2] Они установили значительное увеличение агрессивного поведения и чрезмерного, ненадлежащего сексуального поведения у трансгенных мышей, у которых отсутствовал ген NOS, что предполагает, что NO обычно образует поведенческий «тормоз» импульсивного, мотивированного поведения. Функциональное значение газообразных нейромодуляторов было установлено этим исследованием. Это оригинальное исследование было первым комплексным исследованием поведенческого фенотипирования на трансгенной мыши. Оно было процитировано более 900 раз и спровоцировало множество фундаментальных исследований биологических основ, лежащих в основе агрессии.
Нельсон внес вклад в развитие субдисциплины экоиммунологии. [3] Совместно со многими коллегами он определил механизмы, с помощью которых иммунная система укрепляется для противодействия сезонно-повторяющимся стрессорам, таким как низкая температура или нехватка продовольствия. В этом контексте он изучал стресс, инфекционные заболевания, аутоиммунные заболевания и рак, а также роль гормонов, таких как мелатонин и глюкокортикоиды. Его группа задокументировала, что животные, включая людей, отслеживают продолжительность дня (фотопериод), чтобы задействовать сезонно соответствующие адаптации в ожидании суровых зимних условий. Они предположили, что фотопериодическая информация, опосредованная мелатонином, также влияет на иммунные реакции. Индивидуумы могли бы улучшить выживаемость, если бы сезонно-повторяющиеся стрессоры предвидели и противодействовали им. Эта 20-летняя серия исследований предполагает, что короткая продолжительность дня (т. е. зимние условия) перенаправляет энергию с воспроизводства и роста на укрепление иммунной функции. [4] Конечным результатом этих корректировок, опосредованных фотопериодом, является улучшение иммунной функции и повышение выживаемости. Эта работа имеет важное значение для понимания динамики сезона гриппа, а также других возникающих сезонных заболеваний.
Совсем недавно Нельсон сосредоточился на влиянии тусклого света ночью на нарушение циркадных ритмов, чтобы изучить ряд последствий, включая ожирение, депрессию, когнитивные функции, сердечные заболевания и рак. Его лаборатория установила, что воздействие тусклого света ночью нарушает экспрессию генов циркадных часов, провоцирует нейровоспаление и увеличивает набор массы тела и депрессивно-подобные реакции, а также ухудшает когнитивные функции, иммунную функцию и восстановление после остановки сердца и инсульта.
Он был избран членом Американской ассоциации содействия развитию науки , Американской психологической ассоциации , Ассоциации психологических наук и Общества по изучению поведения животных.
В 2017 году он получил премию в области образования от Общества нейронауки. Среди его выдающихся учеников — Сабра Кляйн и Стэйси Бильбо .
Введение в поведенческую эндокринологию , [5] ведущий учебник,
Нельсон, Р. Дж. 2019. (Редактор раздела «Гормоны и поведение»). Энциклопедия поведения животных. Второе издание. Elsevier Major Reference Works, Оксфорд, Великобритания.
Нельсон, Р. Дж. (редактор). 2022. Энциклопедия нейронауки. Oxford University Press.
Нельсон, Р. Дж. и Кригсфельд, Л. Дж. 2022. Введение в поведенческую эндокринологию. Шестое издание. Sinauer Associates, отпечаток Oxford University Press: Сандерленд, Массачусетс.
Фонкен, Л. Ф. и Нельсон, Р. Дж. (редакторы). 2023. Биологические последствия нарушения циркадного ритма: современная проблема здравоохранения. Cambridge University Press (в печати).
Нельсон, Р. Дж. и Вайль, З. М. (редакторы). 2023. Биографическая история поведенческой нейроэндокринологии. Springer Nature, Нью-Йорк.
Бедросян, ТА и Нельсон, Р. Дж. 2017. Время воздействия света влияет на настроение и мозговые цепи. Трансляционная психиатрия , 7: e1017. PM28140399. •
Борнигер, Дж. К., Уокер, WH, Годье-Диас, MM, Стегман, К., Чжан, Н., Холлифилд, Дж. Л., Нельсон, Р. Дж. и ДеВрис, А. С. 2017. Время суток диктует транскрипционные воспалительные реакции на цитотоксическую химиотерапию. Научные отчеты , 7:1-11. PM28117419. •
Сиссе, YM, Рассарт, KL, и Нельсон, RJ. 2017. Воздействие тусклого света на родителей ночью перед спариванием изменяет адаптивный иммунитет потомства. Scientific Reports, 31:1-10. PM28361901. •
Borniger JC, Walker WH, Surbhi, Emmer KM, Zhang N., Zalenski AA, Muscarella SL, Fitzgerald JA, Smith AN, Braam C., Tial T., Magalang U., Lustberg MB, Nelson RJ., DeVries AC 2018. Роль гипокретина/орексина в метаболической дисфункции в мышиной модели неметастатического рака молочной железы. Клеточный метаболизм , 27:1-12. Роль гипокретина/орексина в метаболических и сонных нарушениях в мышиной модели неметастатического рака молочной железы. •
Фонкен, Л.К., Бедросян, ТА, Чжан, Н., Вайль, З.М., ДеВрис, А.С. и Нельсон, Р.Дж. 2019. Тусклый свет ночью ухудшает восстановление после глобальной церебральной ишемии. Экспериментальная неврология , 317:100-109. doi.org/10.1016/j.expneurol.2019.02.008 •
Walker, WH, Zhang, N., Melendez-Hernandez, OH, Pascoe, J., DeVries, AC, & Nelson, RJ 2020. Острое воздействие тусклого света ночью достаточно, чтобы вызвать неврологические изменения и депрессивное поведение. Молекулярная психиатрия , 25: 1080–1093. doi: 10.1038/ s41380-019-0430-4 •
Уокер, WH, Уолтон, JC, ДеВрис, AC, и Нельсон, RJ 2020. Нарушение циркадного ритма и психическое здоровье. Трансляционная психиатрия , 10:28 doi: 10.1038/s41398-020-0694-0.
Нельсон женат на А. Кортни ДеВриз, известном специалисте по стрессовой биологии. У них двое сыновей.