Randy J. Nelson es un neurocientífico estadounidense que ocupa la Cátedra Hazel Ruby McQuain de Investigación Neurológica y es el presidente fundador del Departamento de Neurociencia de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia Occidental . [1] Gran parte de su investigación se ha centrado en la contribución de los ritmos circadianos y estacionales a la fisiología y el comportamiento.
Nelson se graduó de la escuela secundaria James A. Garfield en Garrettsville , Ohio, en 1972. Obtuvo su licenciatura en psicología en la Universidad de California, Berkeley en 1978, y luego una maestría en Berkeley en 1980. Nelson se formó con Irving Zucker y luego obtuvo un doctorado en psicología , así como un segundo doctorado en endocrinología , también en Berkeley. Luego completó una beca posdoctoral financiada por los NIH en la Universidad de Texas, Austin .
Aunque el laboratorio de su asesor de tesis era conocido por sus estudios sobre ritmos circadianos, Nelson comenzó a trabajar en el fotoperiodismo (duración del día) y la estacionalidad. Investigó los mecanismos que permiten a los roedores medir la duración del día para determinar la época del año con el fin de anticipar eventos predecibles, como el invierno, para iniciar adaptaciones temporalmente importantes, como ajustes reproductivos, metabólicos e inmunológicos. Durante sus estudios posdoctorales, estableció el papel de las señales ambientales adicionales que afinan el momento de la estacionalidad.
Nelson fue nombrado profesor de psicología y neurociencia en la Universidad Johns Hopkins desde 1986 hasta 2000, cuando se trasladó a la Universidad Estatal de Ohio (OSU), donde fue profesor y director del Departamento de Neurociencia. En 2012, fue nombrado profesor distinguido inaugural de la Facultad de Medicina y, en 2013, el Consejo de Administración le confirió el título de profesor distinguido de la Universidad.
Nelson ha llevado a cabo investigaciones en cuatro campos (1) estacionalidad en fisiología y comportamiento, (2) fotoperiodismo y función inmune (3), ritmos circadianos y sueño, y (4) agresión). Aunque gran parte de su investigación inicial se centró en fisiología y comportamiento reproductivo, su laboratorio comenzó a utilizar la duración del día como una sonda ambiental precisa para obtener cambios específicos de la estación en el cerebro y el comportamiento. Su grupo demostró que los días cortos perjudican el aprendizaje espacial y la memoria al reducir la LTP. De hecho, el hipocampo se reduce en tamaño en días cortos o por un tratamiento con melatonina que imita los días cortos. También demostró que el flujo sanguíneo hacia el hipocampo se reduce en días cortos, lo que puede impulsar la reducción de la neurogénesis que se ha informado.
En Johns Hopkins, Nelson estableció importantes colaboraciones con Solomon Snyder , entre otros, en el floreciente campo de la comprensión del papel conductual de productos genéticos específicos. Desempeñó un papel en la identificación de genes implicados en la regulación de conductas motivadas como la agresión y la reproducción. Por ejemplo, en las primeras etapas de la “revolución de los ratones transgénicos”, él y su colega de Hopkins publicaron una serie completa de estudios que detallaban los efectos del óxido nítrico (NO), en aquel momento un nuevo modulador neuronal, sobre la conducta. [2] Encontraron un gran aumento de la conducta agresiva y la conducta sexual excesiva e inapropiada en ratones transgénicos que carecían del gen NOS, lo que sugería que el NO normalmente forma un “freno” conductual en las conductas impulsivas y motivadas. Esta investigación estableció la importancia funcional de los neuromoduladores gaseosos. Este estudio original fue el primer estudio integral de fenotipado conductual en un ratón transgénico. Ha sido citado más de 900 veces y provocó mucha investigación básica sobre las bases biológicas subyacentes a la agresión.
Nelson contribuyó al desarrollo de la subdisciplina de la ecoinmunología. [3] Con muchos colaboradores, identificó los mecanismos por los cuales se refuerzan los sistemas inmunológicos para contrarrestar los factores estresantes recurrentes estacionalmente, como las bajas temperaturas o la escasez de alimentos. En este contexto, ha estudiado el estrés, las enfermedades infecciosas, las enfermedades autoinmunes y los cánceres, así como el papel de las hormonas, como la melatonina y los glucocorticoides. Su grupo ha documentado que los animales, incluidos los humanos, controlan la duración del día (fotoperíodo) para realizar adaptaciones estacionales apropiadas en previsión de las duras condiciones invernales. Propusieron que la información fotoperiódica, mediada por la melatonina, también influía en las respuestas inmunológicas. Los individuos podrían mejorar la supervivencia si se anticiparan y contrarrestaran los factores estresantes recurrentes estacionalmente. Esta serie de estudios de 20 años de duración sugiere que la duración corta del día (es decir, las condiciones invernales) desvía la energía de la reproducción y el crecimiento para reforzar la función inmunológica. [4] El resultado neto de estos ajustes mediados por el fotoperíodo es una función inmunológica mejorada y una mayor supervivencia. Este trabajo tiene implicaciones importantes para comprender la dinámica de la temporada de influenza, así como otras enfermedades estacionales emergentes.
Más recientemente, Nelson se centró en los efectos de la luz tenue por la noche en la alteración de los ritmos circadianos para examinar una serie de resultados, entre ellos la obesidad, la depresión, la cognición, las enfermedades cardíacas y el cáncer. Su laboratorio ha establecido que la exposición a la luz tenue por la noche altera la expresión de los genes del reloj circadiano, provoca neuroinflamación y aumenta la ganancia de masa corporal y las respuestas similares a la depresión, además de perjudicar la cognición, la función inmunológica y la recuperación de un paro cardíaco y un accidente cerebrovascular.
Ha sido elegido miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia , la Asociación Estadounidense de Psicología , la Asociación para la Ciencia Psicológica y la Sociedad de Comportamiento Animal.
Recibió el Premio de Educación de la Sociedad de Neurociencia en 2017. Entre sus alumnos notables se encuentran Sabra Klein y Staci Bilbo .
Introducción a la endocrinología del comportamiento , [5] un libro de texto líder,
Nelson, RJ 2019. (Editor de la sección Hormonas y comportamiento). Enciclopedia del comportamiento animal. Segunda edición. Elsevier Major Reference Works, Oxford, Reino Unido.
Nelson, RJ (Editor). 2022. Enciclopedia de neurociencia. Oxford University Press.
Nelson, RJ y Kriegsfeld, LJ 2022. Introducción a la endocrinología conductual. Sexta edición. Sinauer Associates, editorial de Oxford University Press: Sunderland, MA.
Fonken, LF y Nelson, RJ (Editores). 2023. Implicaciones biológicas de la alteración circadiana: un desafío para la salud moderna. Cambridge University Press (en prensa).
Nelson, RJ y Weil, ZM (Editores). 2023. Historia biográfica de la neuroendocrinología conductual. Springer Nature, Nueva York.
Bedrosian, TA y Nelson, RJ 2017. El momento de la exposición a la luz afecta el estado de ánimo y los circuitos cerebrales. Translational Psychiatry , 7: e1017. PM28140399. •
Borniger, JC, Walker, WH, Gaudier-Diaz, MM, Stegman, C., Zhang, N., Hollyfield, JL, Nelson, RJ y DeVries, AC 2017. La hora del día determina las respuestas inflamatorias transcripcionales a la quimioterapia citotóxica. Scientific Reports , 7:1-11. PM28117419. •
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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. Un papel de la hipocretina/orexina en la disfunción metabólica en un modelo murino de cáncer de mama no metastásico. Cell Metabolism , 27:1-12. Un papel de la hipocretina/orexina en las anomalías metabólicas y del sueño en un modelo murino de cáncer de mama no metastásico. •
Fonken, LK, Bedrosian, TA, Zhang, N., Weil, ZM, DeVries, AC y Nelson, RJ 2019. La luz tenue por la noche perjudica la recuperación de la isquemia cerebral global. Neurología experimental , 317:100-109. doi.org/10.1016/j.expneurol.2019.02.008 •
Walker, WH, Zhang, N., Melendez-Hernandez, OH, Pascoe, J., DeVries, AC, y Nelson, RJ 2020. La exposición aguda a la luz tenue durante la noche es suficiente para inducir cambios neurológicos y un comportamiento similar a la depresión. Molecular Psychiatry , 25: 1080–1093. doi: 10.1038/ s41380-019-0430-4 •
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Nelson está casado con A. Courtney DeVries, un destacado biólogo especializado en estrés. Tienen dos hijos.