22-septembre 2013 – David Hubel, neurologue américain né au Canada et lauréat du prix Nobel

Cofondateur du domaine de la recherche moderne sur le système visuel du cerveauDavid Hubel : l’homme qui a développé notre compréhension de la visionDavid Hubel (1926-2013) est né le 27 février 1926 à Windsor, Ontario, Canada. Ses parents étaient des émigrants américains ; son père était chimiste. En 1929, ils déménagent à Montréal. Dès son plus jeune âge, Hubel, suivant les traces de son père, s’intéresse aux sciences, en particulier à la chimie et à l’électrotechnique. Après avoir été diplômé de l’Académie Strathcona située en banlieue de Montréal, il a commencé ses études à l’Université McGill à Montréal. Il a d’abord étudié la physique et les mathématiques puis la médecine.Après ses études et son apprentissage, il a effectué une résidence de 2 ans en neurologie. Déjà au Canada, sous la direction d’Herbert Jasper, il développe son intérêt pour la neurologie. En 1953, il a reçu l’American, tout en conservant simultanément la citoyenneté canadienne. En 1954, il a déménagé en Amérique, où à Baltimore, il a commencé sa résidence en neurologie à la John Hopkins University School of Medicine.En 1955, il est enrôlé dans l’armée, où il peut heureusement se consacrer à la recherche scientifique. Il a commencé à travailler au Walter Reed Army Medical Center à Washington. Sa spécialisation et son intérêt de longue date pour l’électronique l’ont poussé à mener des recherches sur le système nerveux. Au départ, il s’est engagé dans des recherches sur le cordon, puis sur le cortex cérébral. Avec une équipe de neurophysiologistes, il a mené des études sur le cortex visuel chez les chats endormis et éveillés. Hubel a inventé la microélectrode de tungstène moderne, soutenue par une unité de commande hydraulique qui permet la détection de signaux provenant de cette zone. Hubel a remarqué que divers signaux lumineux stimulent des neurones individuels tandis que d’autres sont laissés inactivés. En 1958, Hubel est retourné à John Hopkins où il a commencé à travailler avec une équipe sous la direction de Stephen Kuffer (1913-1980). Il y avait entamé une collaboration étroite avec Torsten Wiesel, avec qui il a découvert la sélectivité et l’organisation en colonnes dans le cortex strié. La recherche a été menée à nouveau en plaçant une microélectrode dans le cortex strié des chats. Les animaux ont été soumis à des images ultérieures, claires et sombres. Les neurones individuels ont répondu différemment à diverses intensités lumineuses et éléments graphiques tels que des rectangles, avec différents angles d’inclinaison. Certains tiraient rapidement avec des lignes sous un angle tandis que d’autres étaient activés avec de la lumière sous un angle différent. Différentes images ont fait changer l’activité des neurones. Ces découvertes ont conduit Hubel et Wiesel à hiérarchiser les cellules du cortex striéEn 1959, une publication rédigée par Hubel et Wiesel parut sur ce sujet. Il a montré les résultats de recherches menées sur 24 chats légèrement anesthésiés dont les yeux ont été ouverts à l’aide de pinces métalliques. Les auteurs ont fourni aux chats des impulsions lumineuses à un ou aux deux yeux. Le signal a été capté dans des cellules individuelles du cortex strié. Les cellules du cortex strié ont été activées en lumière continue et l’approfondissement de l’anesthésie a diminué le degré d’activité cellulaire. La zone de la rétine, qui provoquait l’activité d’un seul champ dans le cortex strié, fut plus tard appelée le champ récepteur. Au sein de ces domaines, Hubel et Wiesel distinguaient les régions excitatrices et inhibitrices. Un seul stimulus lumineux, éclairant le champ récepteur de la rétine, en tant que source de lumière diffusée, était relativement inefficace pour stimuler l’ensemble du cortex strié en raison de l’effet antagoniste des régions excitatrices et inhibitrices.Une stimulation corticale efficace dépend de la taille et de la forme des stimuli lumineux, conformément à la distribution des régions excitatrices et inhibitrices dans la zone réceptive de la rétine. Hubel et Wiesel ont également noté que l’intensité de la réponse corticale dépendait également de la direction du mouvement de la source lumineuse. Ils ont examiné 45 individus dans le cortex – correspondant aux régions respectives de la rétine – 36 ont été chassés d’un seul œil, 15 de l’œil ipsilatéral, 21 de l’œil controlatéral et les 9 restants des deux yeux indépendamment. Tes yeux de certains chats étaient également sensibles ; dans d’autres, la dominance d’un œil sur l’autre a été notée. Les champs à l’intérieur du cortex strié, qui étaient sensibles aux stimuli des deux yeux, correspondaient aux champs récepteurs avec une construction très similaire dans les deux yeux. De plus, leur emplacement dans la rétine était cohérent quant à la forme, la taille et la direction du mouvement de la lumière.Les neurones qui recevaient des signaux strictement déterminés quant à la forme et à la direction du mouvement étaient appelés par Hubel et Wiesel cellules simples ; celles qui étaient des cellules plus polyvalentes et complexes. C’est ainsi que les scientifiques, petit à petit, ont découvert que le cortex strié est organisé en plusieurs colonnes, spécialisées dans le traitement des signaux lumineux. En conséquence, le cortex visuel est devenu la première zone cartographiée du cerveau. En 1959, Kuffer et toute l’équipe composée de neuf familles dont celle de Hubel, s’installent à l’Université Harvard à Cambridge. Le groupe a collaboré étroitement à Harvard et, après 5 ans, a créé un département distinct de neurobiologie où ils ont poursuivi leurs recherches et ont de nouveau entrepris la notion de vision.

Après avoir suturé l’œil d’un chaton, il s’est avéré que l’œil était devenu aveugle en raison d’un manque de stimulation du cortex strié. D’autre part, ils ont démontré la flexibilité du cortex où la fermeture temporaire d’un œil déplace de façon permanente la dominance oculaire des neurones du cortex strié vers l’œil qui reste ouvert. Cela les a amenés à la conclusion sur l’importance des impulsions lumineuses sur le développement du cortex visuel. Cela a également conduit à la découverte des colonnes de dominance oculaire dans le cortex visuel. De plus, la dominance d’un œil sur l’autre s’est avérée normale. Ils ont également découvert que couvrir un œil entraînait un développement insuffisant des zones responsables de la vision binoculaire. Ces études ont modifié la façon dont les ophtalmologistes perçoivent le moment le plus bénéfique pour le traitement chirurgical des maladies oculaires telles que la cataracte congénitale et le strabisme. Avant la découverte de Hubel et Wiesel, la décision sur le traitement chirurgical de ces conditions a été reportée ; le traitement chirurgical contemporain se fait dans la petite enfance.Depuis 1965, Hubel a travaillé comme professeur de physiologie et depuis 1968 comme professeur de neurobiologie à l’Université de Harvard. En 1979, il reçoit le prix Dickson. En 1981, avec T. Wiesel, il a reçu le NN « pour leurs découvertes concernant le traitement de l’information dans le système visuel ». À Harvard, Hubel a donné des conférences jusqu’à sa retraite en janvier 2013. Il a également été lauréat de 12 doctorats honorifiques.David Hubel était marié à Shirley Hubel et ils formaient un mariage extrêmement harmonieux. Ils ont eu trois fils. Hubel était un homme aux intérêts multiples, il connaissait plusieurs langues, il s’intéressait à la musique, il jouait du piano et de la flûte. Il aimait raconter comment il effectuait des observations astronomiques, jouait au tennis et au squash et aimait le ski. David Hubel était une personne extrêmement appréciée et sociable qui se caractérisait par un grand sens de l’humour. David Hubel est décédé d’une insuffisance rénale le 22 septembre 2013 à Lincoln, MA.

Cofondateur du domaine de la recherche moderne sur le système visuel du cerveauDavid H. Hubel a déménagé à Montréal à l’âge de trois ans où il a grandi et a finalement obtenu son diplôme de l’Université McGill avec des diplômes en mathématiques, en physique et en médecine. Le Dr Hubel a enseigné et mené des recherches à la Harvard University Medical School, où il a co-écrit une série d’articles novateurs sur ses études du cortex visuel.  Ses expériences avec le Dr Torsten Wiesel ont montré comment certaines cellules « lisent » des informations, qui sont ensuite traitées avec une plus grande complexité par d’autres cellules. Les messages sont ensuite envoyés aux centres supérieurs du cerveau où une impression visuelle est créée et la mémoire de l’image est stockée. Cette recherche a établi le concept de « périodes critiques » et a montré que si un animal ne recevait pas d’expériences visuelles adéquates, le résultat était une baisse des performances du système visuel.

L’un des grands noms des neurosciences – Faits marquants** A enregistré des neurones uniques parmi les millions dans le cortex visuel à l’aide de son électrode de tungstène

** Fait du cortex visuel la section la plus cartographiée du cerveau

** Exploration des impulsions électriques des cellules nerveuses corticales chez les chats

** A révélé l’impact des déficiences visuelles sur le cerveau en développement

** Démonstration du principe de dominance oculaire selon lequel les neurones réagissent davantage à un œil qu’à l’autre ** A reçu 12 diplômes honorifiquesImpact sur la vie aujourd’hui 

Les découvertes du Dr Hubel ont permis de mieux comprendre le développement du cerveau dans les étapes critiques du développement humain après la naissance. De plus, ses études ont montré comment s’organise le cortex visuel, et comment cette organisation cellulaire peut être modifiée par l’expérience. Ces découvertes continuent d’avoir des implications importantes en médecine clinique en soulignant l’importance de corriger, à un stade précoce, le strabisme – une condition dans laquelle les yeux se croisent – ainsi que les cataractes congénitales. De plus, ses travaux ont jeté les bases de la recherche neurologique d’aujourd’hui qui cherche à révéler davantage les circuits cérébraux fonctionnels qui sous-tendent le comportement.A aidé à révéler comment le cerveau traite la vision

David H. Hubel, dont les découvertes dans le traitement et le développement visuels ont inauguré l’étude moderne du cortex cérébral et ont changé la façon dont les cataractes et le strabisme infantiles (« œil croisé ») étaient traités, est décédé le 22 septembre 2013 d’une insuffisance rénale. à Lincoln, Mass. Il avait 87 ans.  Hubel, professeur émérite de neurobiologie HMS John Franklin Enders et partenaire de recherche de longue date, Torsten Wiesel, ont partagé la moitié du prix Nobel de physiologie ou médecine de 1981 pour leurs connaissances révolutionnaires sur la structure et la fonction du cortex visuel et sur l’importance de l’exposition à certains effets visuels. stimuli peu après la naissance pour un développement normal de la vision. (L’autre moitié du prix de cette année-là est allée à Roger Sperry pour avoir découvert que les deux hémisphères du cerveau ont des fonctions spécialisées.) « David était l’un des grands scientifiques de sa génération », a déclaré Michael Greenberg, professeur de neurobiologie Nathan Marsh Pusey et directeur du département de neurobiologie du HMS. « Ses travaux ont révélé comment le cerveau est organisé pour produire la perception visuelle. Les connaissances que nous avons tirées de ses découvertes résonnent dans tous les aspects de la perception sensorielle. Non seulement ses découvertes expérimentales étaient révolutionnaires, mais David était également un enseignant passionné et un communicateur talentueux. Tout le monde dans le domaine de la neurobiologie a été inspiré par ses réalisations. Même dans les années 1950, on comprenait peu de choses sur la façon dont le cerveau transforme les signaux électriques des yeux en une image, ou sur la structure du cortex visuel – la zone du cerveau responsable du traitement de la vision. De nombreux scientifiques pensaient que l’information visuelle était simplement projetée point par point dans le cortex, comme un écran de cinéma.  Dans ce que son collègue lauréat du prix Nobel Eric Kandel a appelé « l’une des collaborations les plus remarquables, soutenues et productives de la science contemporaine », Hubel et Wiesel ont révélé les complexités de la perception visuelle à travers 25 ans de publications fondamentales.  Ils ont identifié la séquence du traitement visuel chez les chats, jetant les bases pour comprendre comment les signaux visuels sont décomposés et reconstitués lorsqu’ils traversent le cerveau.  Ils ont décrit comment différents neurones réagissent à des signaux visuels très spécifiques – par exemple, certains s’activent en présence de lignes horizontales, d’autres sur des lignes verticales, d’autres sur des axes particuliers entre eux – et ont montré que les neurones ayant des fonctions similaires sont disposés ensemble en colonnes. Ils ont également montré que les neurones sont organisés en colonnes selon qu’ils reçoivent des informations de l’œil droit ou gauche (leur « dominance oculaire »), ce qui contribue à la vision binoculaire.En plus de révéler que le cortex visuel a une structure organisée qui correspond à la fonction cellulaire, Hubel et Wiesel ont fourni la première preuve directe que la privation sensorielle dans la petite enfance peut altérer cette structure. Dans une expérience, ils ont observé que si un œil reste fermé pendant un certain temps après la naissance, la zone correspondante du cortex visuel s’atrophie de façon permanente.  La découverte a conduit à une recommandation selon laquelle le strabisme doit être traité avant l’âge de 2 ans, alors que le cerveau est encore capable de s’adapter à la position ajustée des yeux. Il a également fourni un aperçu de la compréhension et du traitement de conditions telles que l’amblyopie par privation («œil paresseux») et les cataractes infantiles.

En 1978, Hubel, Wiesel et le mentor Vernon Mountcastle de l’Université Johns Hopkins ont reçu le prix Louisa Gross Horwitz du Columbia University Medical Center pour leurs découvertes.  Hubel est né en 1926 à Windsor, Ontario, Canada, de parents américains. Il attribue son intérêt pour la science à son père, ingénieur chimiste et pharmacien.  La famille a déménagé à Montréal en 1929, où Hubel a développé des passe-temps dans la chimie et l’électronique. Dans sa biographie du prix Nobel, il se souvient d’avoir été fatigué de l’électronique « parce que rien de ce que j’ai construit n’a jamais fonctionné ». Il a plutôt joué avec des mélanges chimiques, déclenchant un petit canon et lançant un ballon à hydrogène qui a navigué à 100 milles jusqu’à la ville de Sherbrooke.

En 1947, il obtient son diplôme du Collège McGill avec mention en mathématiques et en physique, qu’il prétend avoir étudiées « en partie pour découvrir pourquoi rien ne fonctionnait en électronique, mais surtout parce qu’il était plus amusant de résoudre des problèmes que d’apprendre des faits ». Il a postulé à l’école de médecine de McGill malgré presque aucune formation en biologie et a été accepté « plutôt à ma grande horreur ».  Hubel est devenu fasciné par le système nerveux et s’est dirigé vers la faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins pour une résidence d’assistant en neurologie. Il a été rapidement enrôlé par l’armée américaine en tant que médecin et affecté au Walter Reed Army Institute of Research. Là, il a inventé deux outils – un micromoteur hydraulique et une microélectrode en tungstène – qui lui ont permis d’étudier le déclenchement de neurones individuels dans le cortex visuel des chats éveillés et endormis.  En 1958, Hubel retourna à Hopkins et rejoignit le laboratoire de Stephen Kuffler, qui le présenta à Wiesel et les encouragea à travailler ensemble. Un an plus tard, le laboratoire de Kuffler a déménagé à la Harvard Medical School, où Wiesel est resté jusqu’en 1983 et Hubel pour le reste de sa carrière.

Au moment du départ de Wiesel, Hubel avait commencé à collaborer avec le professeur de neurobiologie du HMS Margaret Livingstone sur les illusions visuelles et le traitement parallèle des images visuelles.  « Il me manquera. Il nous manquera à tous dans mon laboratoire, mon département, mon domaine et la science en général, mais il vit dans ce qu’il a découvert et en nous tous qu’il a enseignés et influencés », a déclaré Livingstone. « Chaque fois que j’enseigne à quelqu’un, que je pense à une question ou à un résultat, ou que j’écris, il en fait vraiment partie. »  En dehors du laboratoire, Hubel pratiquait une variété de passe-temps, y compris la musique – il jouait du piano, de la flûte à bec et de la flûte, et rencontra sa femme, Ruth, dans une chorale universitaire – les langues étrangères, le travail du bois, la photographie, l’astronomie, le ski, le tennis et le squash. .  Il laisse dans le deuil trois fils et quatre petits-enfants.

«Si la recherche n’était pas amusante, on ne le ferait pas.»

https://hms.harvard.edu/news/nobel-laureate-hubel-dies-87-9-25-13

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4033802/

https://cdnmedhall.ca/laureates/davidhubel