Físico y neurobiólogo alemán de los siglos XX y XXI
Winfried Denk (nacido el 12 de noviembre de 1957 en Munich) es un físico alemán. Construyó el primer microscopio de dos fotones mientras era estudiante de posgrado (y brevemente postdoctorado) en el laboratorio de Watt W. Webb en la Universidad de Cornell , en 1989.
Temprana edad y educación
Denk nació en Munich, Alemania. Cuando era niño, pasaba la mayor parte de su tiempo de juego aprendiendo a utilizar las herramientas y materiales de construcción en el taller de su padre. En la escuela se hizo evidente que los "talentos de Denk estaban distribuidos de manera desigual entre las materias, favoreciéndose las matemáticas y la física". [1] Reparar y construir dispositivos electrónicos fue su principal pasatiempo durante toda la escuela secundaria.
Después de la secundaria, Denk completó el período obligatorio de 15 meses en el ejército alemán y pasó los siguientes 3 años en la Universidad Ludwig Maximilian de Munich . En 1981 se trasladó a Zúrich para estudiar en la ETH . Durante este tiempo, también trabajó en el laboratorio de Dieter Pohl, en el laboratorio de IBM . Allí construyó uno de los primeros microscopios de súper resolución y desarrolló su pasión por la microscopía de barrido. Hizo su tesis de maestría en el laboratorio de Kurt Wüthrich , bajo la dirección directa de Gerhard Wagner . Pero sentía que la espectroscopía de RMN no era para él porque no ofrecía suficientes oportunidades para crear nuevos dispositivos experimentales.
En 1984, Denk se incorporó al laboratorio de Watt W. Webb en Cornell. Si bien el propio Webb estaba extremadamente interesado en los métodos (en su laboratorio se habían inventado tanto la correlación de fluorescencia como la espectroscopia de recuperación de fotoblanqueo), dio a los estudiantes y postdoctorados mucha libertad. Denk disfrutó de su estancia en Cornell, pero casi lo despiden después de ir a Grecia durante seis semanas para estudiar las focas monje. Ante una segunda oportunidad, inició un proyecto destinado a medir el movimiento de los haces de pelos sensoriales en el oído interno. Uno de los atractivos de este esfuerzo fue que requirió una estadía en San Francisco para aprender de Jim Hudspeth y su grupo sobre las células ciliadas en general y específicamente cómo prepararlas para las mediciones planificadas.
Denk regresó a Cornell e inventó un método lo suficientemente sensible como para medir el movimiento térmico de los mechones de cabello. Continuó demostrando que las células ciliadas pueden sentir su propio movimiento browniano . [2]
Un elemento central en los inicios de la carrera de Denk fue su intuición de que las imágenes de dos fotones (2p) podrían dañar la muestra menos que las imágenes confocales de un fotón. [3] Predijo esto a pesar de que la intensidad máxima de la luz para 2p es casi un millón de veces mayor que para el microscopio confocal. Igualmente importante fue su idea de que la excitación infrarroja 2p permitiría que la fluorescencia dispersa contribuyera a imágenes incluso en muestras turbias, mejorando el acceso óptico y la resolución de las imágenes 2p con respecto a lo que era posible utilizando imágenes confocales. [4]
En ninguna parte esto ha demostrado ser más valioso que en la obtención de imágenes de neuronas en tejido cerebral vivo. La microscopía de dos fotones sigue siendo la única técnica que permite registrar la actividad en cerebros vivos con alta resolución espacial. La excitación 2p también se puede utilizar para mapear la distribución de receptores de las células mediante la liberación de sustancias de sus "jaulas" químicas. [4]
Más tarde, Denk demostró que se puede utilizar 2p para registrar la actividad en la retina estimulada visualmente. [5] También demostró que se puede combinar con óptica adaptativa para mejorar la resolución y con pulsos amplificados para llevar el límite de profundidad a 1 mm en el tejido cerebral. [6] [7] Hoy en día, la microscopía de excitación de dos fotones también se utiliza en los campos de la fisiología, la embriología y la ingeniería de tejidos, así como en la investigación del cáncer.
La escasez de datos sobre la conectividad entre neuronas había sido una limitación importante en la neurociencia de circuitos. El artículo de Denk de 2004 [8] que describe la microscopía de bloques en serie automatizada reavivó la ciencia latente del mapeo integral de circuitos neuronales ( conectómica ), iniciada por Sydney Brenner. [9]
Denk, ahora director del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica (anteriormente Instituto Max Planck de Neurobiología [10] ), continúa trabajando para mejorar las técnicas de mapeo de circuitos en el cerebro de los roedores. [11] Su trabajo más reciente implica determinar con precisión las posiciones, orientaciones e identidades de proteínas y ligandos unidos en células criopreservadas. [12] [13]
Artículos notables
Denk, Stricker y Webb 1990, Ciencia. Microscopía de fluorescencia de barrido láser de dos fotones [3]
Denk 1994, Proc Natl Acad Sci EE.UU. Microscopía fotoquímica de barrido de dos fotones: mapeo de la distribución de canales iónicos activados por ligandos [4]
Yuste y Denk 1995, Naturaleza. Las espinas dendríticas como unidades funcionales básicas de integración neuronal [14]
Svoboda, Tank y Denk 1996, Ciencia. Medición directa del acoplamiento entre espinas dendríticas y ejes. [15]
Euler, Detwiler y Denk 2002, Naturaleza. Señales de calcio direccionalmente selectivas en dendritas de células amacrinas en forma de estrella. [dieciséis]
Denk y Horstmann 2004, PLoS Biología. Microscopía electrónica de barrido de cara de bloque en serie para reconstruir la nanoestructura tridimensional del tejido [8]
Helmchen y Denk 2005, Métodos de la naturaleza. Microscopía de dos fotones de tejido profundo [7]
Briggman y cols. 2011, Naturaleza. Especificidad del cableado en el circuito de selectividad de dirección de la retina [17]
Helmstaedter y cols. 2013, Naturaleza. Reconstrucción conectómica de la capa plexiforme interna en la retina del ratón [18]
Reconocimiento
Servicio
Referencias
- ^ "Biodibujo de Kavli". El premio Kavli. 20 de marzo de 2014 . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ^ Denk, W.; Webb, WW; Hudspeth, AJ (1 de julio de 1989). "Las propiedades mecánicas de los mechones de cabello sensorial se reflejan en su movimiento browniano medido con un interferómetro diferencial láser". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 86 (14): 5371–5375. Código bibliográfico : 1989PNAS...86.5371D. doi : 10.1073/pnas.86.14.5371 . ISSN 0027-8424. PMC 297624 . PMID 2787510.
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- ^ "Lista de miembros: Winfried Denk". Leopoldina . Consultado el 27 de junio de 2020 .
- ^ "Prof. Dr. Winfried Denk". Bayerische Akademie der Wissenschaften . Consultado el 27 de junio de 2020 .
enlaces externos
- Página principal del departamento Electrones - Fotones - Neuronas
- "Seminario ELSC-ICNC: Winfried Denk". YouTube . Vídeo ELSC. 2 de diciembre de 2011.
- "Winfried Denk | Conferencia de Max Birnstiel". YouTube . Instituto de Investigación de Patología Molecular. 23 de febrero de 2017.