Георг фон бекеши нобелевская премия 1947 за что
БЕКЕШИ, ГЕОРГ
БЕКЕШИ, ГЕОРГ (Békésy, Georg von) (1899–1972), венгеро-американский физик, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине, 1961.
Родился 3 июня 1899 в Будапеште, в семье дипломата. Старший Бекеши работал в ряде европейских стран, поэтому начальное образование Георг получил в школах Мюнхена, Константинополя, Будапешта и Цюриха. В 1916 поступил в университет Берна. В 1918 ушел в армию, после чего возобновил учебу уже в Будапештском университете. В 1923 защитил докторскую диссертацию. После окончания университета поступил на службу в Министерство почтовой связи, где и проработал до 1946. Год стажировался в Центральной лаборатории Siemens и Halske A.G. (Берлин), считавшейся в то время одним из основных центров развития телекоммуникаций.
Его работа в исследовательской лаборатории Министерства связи заключалась в усовершенствовании только что установленной в Венгрии международной телефонной связи. Скоро ему удалось установить, что слабым звеном являются телефонные мембраны, сильно искажающие сигналы. Бекеши начал изучать строение человеческого уха и в скором времени стал завсегдатаем местных моргов, присутствуя при вскрытиях. К середине 1920-х строение уха было уже хорошо изучено. Главной задачей, стоящей перед ученым, было решение чисто механического вопроса, как вибрирует основная мембрана под действием звукового давления на барабанную перепонку. В то время считалось, что механические свойства тканей уха после смерти меняются очень быстро, вследствие чего представлялось невозможным изучать свойства внутреннего уха на трупах. Бекеши показал, что все изменения, происходящие во внутреннем ухе, связаны с обезвоживанием, т.е., можно изучать механические свойства внутреннего уха, поместив его во влажную среду.
Существовало четыре теории восприятия ухом звуков разной высоты. Первая утверждала, что звук вызывает колебания одного участка мембраны; согласно второй теории, звук генерировал бегущую волну; третья теория тоже настаивала на волне, но предполагалось, что волна стоячая и, наконец, приверженцы четвертой теории считали, что колеблется вся мембрана.
Опыты Бекеши показали, что верные предположения есть почти во всех теориях.
Он разработал модель мембраны из резины, на которой наглядно продемонстрировал, что колебания мембраны происходят по типу бегущей волны. Волна определенной частоты заставляет вибрировать все участки мембраны, но один вибрирует сильнее остальных. Чем выше частота звука, тем ближе к среднему уху расположен вибрирующий участок. По слуховым нервам информация поступает в мозг, что позволяет распознавать звуки разной высоты.
В 1939 он стал профессором на кафедре экспериментальной физики в Будапештском университете. В 1946 эмигрировал в Швецию, где в течение года работал в Каролинском институте и Техническом институте в Стокгольме. В это время он создал новый тип аудиометра.
В 1947 уехал в США, где продолжил исследования в лаборатории Гарвардского университета. В результате ему удалось построить механическую модель внутреннего уха. В конце 1950-х он полностью воссоздал картину биомеханики улитки, что значительно продвинуло вперед отохирургию, позволив хирургам имплантировать искусственные барабанные перепонки.
В 1961 Бекеши получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие физических механизмов стимуляции в ушной улитке».
Начиная с 1966 и до конца жизни работал в Гавайском университете.
Помимо Нобелевской премии был удостоен премии Денкера в отологии (1931), премии Шамбау в отологии (1950), медали Лейбница Берлинской академии наук (1937), награды Академии наук Будапешта (1946), медали Говарда Кросби Уоррена общества психологов-экспериментаторов (1955), золотой медали Американского отологического общества (1957), золотой медали Акустического общества Америки (1961).
Почетный доктор университетов Мюнстера и Берна.
Избранные труды: Experiments in Hearing. N-Y:McGrow-Hill
Sensory Inhibition. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1967
Георг фон бекеши нобелевская премия 1947 за что
Венгеро-американский физик Дьёрдь фон Бекеши (György von Békésy) родился 3 июня 1899 года в Будапеште, в семье Александра фон Бекеши, дипломата, и Паулы Бекеши (Мазали). Благодаря дипломатической деятельности своего отца Бекеши смог получить поистине разностороннее образование в учебных заведениях Будапешта, Мюнхена, Константинополя и Цюриха. С детства обладая хорошими музыкальными способностями, он хотел стать пианистом, но затем предпочел карьеру ученого. В 1916 г. он поступил в Бернский университет в Швейцарии и после некоторых колебаний выбрал для изучения физику. После Венгерской революции 1918 г. Бекеши вернулся на родину, как писал он впоследствии, «для участия в строительстве новой Венгрии». Прослужив в течение короткого времени в армии, он поступил в Будапештский университет и в 1923 году защитил в этом университете докторскую диссертацию, посвященную вопросам гидродинамики. После этого он поступил в научно-исследовательскую лабораторию венгерского министерства связи, которая занималась усовершенствованием только что установленной венгерской телефонной сети.
В связи с тем что некоторые европейские телефонные линии проходили через Венгрию, нарушения в венгерской телефонной сети вызывали рекламации других стран. Поэтому одним из первых поручений Бекеши было определить, какой из трех блоков сети – микрофоны, линии передачи или телефонные аппараты – наиболее нуждается в усовершенствовании. В предварительных исследованиях он установил, что слабым звеном являлись мембраны телефонных аппаратов, которые сильно искажали звуковые колебания в отличие от барабанной перепонки уха. В связи с этим Бекеши начал подробно исследовать физические свойства органов слуха.
Когда звуковые волны поступают в ушную раковину и наружный слуховой проход, они попадают на барабанную перепонку и вызывают ее колебания. Эти колебания через слуховые косточки среднего уха, действующие наподобие рычагов, передаются на улитку – спиральную трубку, расположенную в заполненной жидкостью полости внутреннего уха. По всей своей длине улитка перегорожена основной мембраной; на этой мембране расположен так называемый кортиев орган, включающий специализированные волосковые клетки. При колебаниях основной мембраны эти клетки возбуждаются и передают сигналы волокнам слуховых нервов. К середине 20-х гг. анатомия внутреннего уха была уже хорошо изучена, и, как писал позднее Бекеши, задача исследователя в основном свелась к тому, чтобы решить чисто механический вопрос: как вибрирует основная мембрана при действии на барабанную перепонку звукового давления? Если постановка задачи была делом сравнительно несложным, то постановка конкретных экспериментов была значительно трудней. Улитка человека – это очень маленькое образование (в самом широком месте ее сечение не превышает одного сантиметра), и, кроме того, она располагается в наиболее толстой части черепа. Более того, как вспоминал впоследствии Бекеши, «в те времена было общепризнанным, что механические свойства тканей уха после смерти быстро изменяются, и поэтому практически невозможно изучать эти свойства внутреннего уха человека». Одним из первых достижений Б. было то, что он показал: такие посмертные изменения обусловлены главным образом обезвоживанием, поэтому структуры уха, взятые у трупов, можно успешно изучать, если сохранять их, как и при жизни, во влажной среде. Поскольку многие свои эксперименты Бекеши ставил на мелких лабораторных животных типа морских свинок, улитка которых меньше, чем у человека, ему пришлось разработать новые хирургические инструменты и методики для доступа, изучения, манипулирования и регистрации активности различных компонентов внутреннего уха.
Это позволило Бекеши исследовать движения основной мембраны. В те времена существовали четыре теории, объясняющие восприятие ухом звуков разной высоты. Согласно одной из них, звук определенной высоты может вызывать колебания строго определенного участка мембраны; вторая утверждала, что звук вызывает волну, бегущую по длине мембраны; в соответствии с третьей теорией звук отражается от конца улитки и образует стоячую волну; наконец, четвертая гласила, что мембрана колеблется как единое целое. Впоследствии Бекеши писал: «Хотя в научных пособиях больше внимания уделялось различиям между этими четырьмя теориями, я решил подойти к проблеме с другой стороны и разобраться в том, что же у них есть общего». Он разработал модель мембраны из резины и показал, что, изменяя ее толщину, можно добиться любого типа колебаний из тех, которые предсказывала каждая теория. Из этого он сделал вывод, что для определения того, какая же из четырех теорий правильно описывает деятельность внутреннего уха, надо измерить его объемную эластичность. Его опыты показали, что колебания мембраны происходят по типу бегущей волны.
Основная мембрана неоднородна; у основания (ближе к среднему уху) она тоньше и более натянута, а у верхушки – толще и в большей степени «провисает». Волна определенной частоты, бегущая по улитке, вызывает колебания всех участков мембраны, однако один из них вибрирует сильнее остальных. Расположение этого участка зависит от частоты звука: если звук выше, он располагается ближе к среднему уху, а если ниже – ближе к верхушке. По волокнам слуховых нервов, отходящих от улитки, мозг получает информацию о локализации максимально вибрирующего участка и на этом основании распознает звуки разной высоты.
Все эти исследования Бекеши были проведены в лаборатории венгерского министерства связи, где он работал все 30-е гг. В 1939 г. он получил должность профессора экспериментальной физики в Будапештском университете, однако продолжал работать в лаборатории министерства связи. В конце второй мировой войны Будапешт пострадал от бомбардировок союзной авиации и был сильно разрушен, и в 1946 г. он эмигрировал, чтобы продолжить свои исследования в шведском Каролинском институте. Проработав здесь в течение года, он уехал в Соединенные Штаты и поступил в лабораторию психоакустики Гарвардского университета.
В Гарвардском университете Бекеши продолжал изучение основных биомеханических свойств внутреннего уха. Получив на этот счет достаточную информацию, он разработал расширенную модель улитки. Эта модель состояла из заполненной жидкостью пластиковой трубки, содержащей мембрану длиной 30 сантиметров; когда с помощью поршня вызывали колебания жидкости у одного конца трубки, по мембране распространялись бегущие волны. Вместо кортиева органа, содержащего рецепторный аппарат слухового анализатора, Бекеши использовал собственную руку, которую он клал на трубку. «Хотя бегущая волна распространялась по всей длине мембраны почти с одинаковой амплитудой, – писал Бекеши, – мне казалось, что вибрирует лишь участок мембраны длиной 2-3 сантиметра». Бекеши ощущал лишь пик бегущей волны, который при изменении частоты звуковых колебаний смещался вдоль улитки. «Тот простой факт, что хотя в модели колебания захватывают всю руку, но лишь небольшой ее участок кажется вибрирующим, доказывает, что нервное торможение должно играть важную роль в восприятии звука», – заключил Бекеши Этот вывод подтвердил его прежние представления о механизме анализа ухом частоты звуковых колебаний. Подобный механизм может действовать и в кортиевом органе; в пользу этого говорят и данные Дэвида Хьюбела и Торстена Визела, показавших впоследствии на примере зрительного анализатора, что торможение вокруг максимально возбужденной чувствительной области широко распространено в нервной системе человека.
К концу 50-х гг. Бекеши воссоздал полную картину биомеханики улитки, что привело к существенному прогрессу в диагностике и лечении нарушений слуха. Благодаря работам Бекеши современные отохирурги получили возможность вживлять искусственные барабанные перепонки, сделанные из участка кожи или вены, и даже заменять мелкие слуховые косточки пластмассовыми протезами.
В 1961 г. Бекеши был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «за открытие физических механизмов восприятия раздражения улиткой». В своей приветственной речи исследователь из Каролинского института Карл Густаф Бернхард сказал: «Бекеши вооружил нас знанием физических процессов, происходящих на всех ключевых участках передачи звука в ухе». Кроме того, добавил он, «открытия Бекеши внесли важнейший вклад в анализ взаимоотношений между механическими и электрическими явлениями в рецепторах, отвечающих за преобразование звука в нервные импульсы».
В 1966 г. Бекеши стал профессором Гавайского университета, где и проработал до конца жизни. Занимаясь исследованием слухового анализатора, он заинтересовался закономерностями, общими для всех видов чувствительности, в частности для осязания и вкуса.
Бекеши всю свою жизнь оставался холостяком, его увлечением было искусство. Страстный коллекционер произведений искусства, особенно восточного, он завещал всю свою коллекцию Нобелевскому фонду. Скончался 13 июня 1972 году на Гавайях, в Гонолулу.
Кроме Нобелевской премии, Бекеши был удостоен медали Лейбница Германской академии наук (1937), Академической премии Венгерской академии наук (1946) и медали Говарда Кросби Уоррена Американского общества психологов-экспериментаторов (1955). Он был членом американской Национальной академии наук и имел почетные степени Университета Вильгельма и Бернского университета.
Золотая медаль ASA (1961)
Используя стробоскоп фотография и серебро чешуек в качестве маркера, он смог заметить, что базилярная мембрана движется как поверхностная волна когда стимулируется звук. Из-за строения улитки и базилярной мембраны разные частоты звука вызывают максимальные амплитуды волн в разных местах базилярной мембраны вдоль спирали улитка. [2] Высокие частоты вызывают большую вибрацию у основания улитки, а низкие частоты создают большую вибрацию на вершине. [3]
Он пришел к выводу, что его наблюдения показали, как разные частоты звуковых волн локально рассеиваются перед тем, как возбудить разные нервные волокна которые ведут от улитки к мозгу.
В 1961 г. он был удостоен награды Нобелевская премия по физиологии и медицине за его исследования функции улитка в органе слуха млекопитающих. [4]
Содержание
биография
Бекеши родился 3 июня 1899 г. в г. Будапешт, Венгрия, как первый из трех детей (Дьёрдь 1899, Лола 1901 и Миклош 1903) Александра фон Бекеси (1860–1923), экономического дипломата, родившегося в Коложвар, Австро-Венгрия (сейчас же Клуж-Напока, Румыния), и его матери Пауле Мазалы.
Семья Бекеши изначально Реформатский но преобразован в католицизм. [5] Его мать Паула (1877–1974) родилась в Чалявица, Австро-Венгрия (сейчас же Хорватия). Его дед по материнской линии был из Печ. [6]
Бекеши ходил в школу в Будапеште, Мюнхен, и Цюрих. Он учился химия в Берн и получил докторскую степень по физике по теме: «Быстрый способ определения молекулярной массы» от Будапештский университет в 1926 г.
Затем он проработал год в инженерной фирме. Он опубликовал свою первую статью о модели вибраций внутреннего уха в 1928 г. Ему предложили должность в Упсальском университете. Роберт Барань, от которой он отказался из-за суровых шведских зим.
До и во время Вторая Мировая ВойнаБекеши работал в Венгерском почтовом отделении (1923–1946), где занимался исследованием качества телекоммуникационного сигнала. Это исследование привело его к интересу к работе уха. В 1946 году он покинул Венгрию, чтобы продолжить исследования в этом направлении. Каролинский институт в Швеции.
В 1947 году он переехал в Соединенные Штаты, работая в Гарвардский университет до 1966 года. В 1962 году он был избран членом Немецкая академия наук Леопольдина. [7] После того, как его лаборатория была уничтожена пожаром в 1965 году, его пригласили возглавить исследовательскую лабораторию органов чувств в Гонолулу, Гавайи. Он стал профессором в Гавайский университет в 1966 году и умер в Гонолулу.
Он стал известным знатоком азиатского искусства. У него была большая коллекция, которую он передал Нобелевскому фонду в Швеции. Его брат, доктор Миклош Бекеши (1903-1980), остался в Венгрии и стал известным агробиолог кто был награжден Кошута.
Исследование
Бекеши внес наибольший вклад в наше понимание механизма регистрации звуковых частот во внутреннем ухе. Он разработал метод рассечения внутреннего уха человека. трупы оставляя улитку частично неповрежденной. Используя стробоскоп фотография и серебро чешуек в качестве маркера, он смог заметить, что базилярная мембрана движется как поверхностная волна когда стимулируется звук. Из-за строения улитки и базилярной мембраны разные частоты звука вызывают максимальные амплитуды волн в разных местах базилярной мембраны вдоль спирали улитка. [2] Высокие частоты вызывают большую вибрацию у основания улитки, а низкие частоты создают большую вибрацию на вершине. [3]
На основании этих наблюдений Бекеси пришел к выводу, что, возбуждая разные участки базилярной мембраны, разные частоты звуковых волн возбуждают разные частоты. нервные волокна которые ведут от улитки к мозгу. Он предположил, что из-за своего расположения вдоль улитки каждая сенсорная клетка (волосковая клетка) максимально реагирует на определенную частоту звука (так называемый тонотопия). Позже Бекеси разработал механическую модель улитки, которая подтвердила концепцию частоты. разброс базилярной мембраной в улитке млекопитающих. [2]
В статье, опубликованной посмертно в 1974 году, Бекеши рассмотрел прогресс в этой области, отметив: «Со временем я пришел к выводу, что обезвоженные кошки и применение Анализ Фурье проблемы со слухом становились все более и более препятствием для исследований слуха «, [8] ссылаясь на трудности в получении животных препаратов, чтобы они вели себя как живые, и вводящие в заблуждение общие интерпретации анализа Фурье в исследованиях слуха.
Происхождение
Награды
Награды Бекеши включают:
Нобелевские лауреаты: Дьердь фон Бекеши. Волна в ухе
Венгерско-американский физик, биофизик и физиолог Дьердь фон Бекеши
Whitney Ridings/Ismael Molla/Nobel Foundation/Indicator.Ru
Как физик смог получить премию по физиологии, как мы слышим разные звуки и при чем тут сбои в телефонной связи, рассказывает очередной выпуск нашей рубрики «Как получить Нобелевку».
Дьердь фон Бекеши
Родился 3 июня 1899 года, Будапешт, Венгрия
Умер 13 июня 1972, Гонолулу, Гавайи, США
Нобелевская премия по физиологии или медицине 1961 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие физических механизмов восприятия раздражения улиткой (for his discoveries of the physical mechanism of stimulation within the cochlea)».
Наш герой был старшим из трех детей в семье австро-венгерского дипломата-экономиста Александра (Шандора) фон Бекеши и его супруги Полы Мазалы. Через два года в семье родилась сестра Лола, а потом, еще через два года, – брат Миклош.
Дипломатическая служба отца дала возможность Дьердю поездить, повидать империю – и поучиться. Любопытно, что уже с детства его жизнь была связана со слухом: музыкальный слух у мальчика был превосходным, и он планировал стать музыкантом. Но в итоге решил стать ученым – однако не сразу решил, каким. Впрочем, искусство будет спутником его жизни: Бекеши никогда не был женат, но собрал огромную коллекцию произведений искусства, которую, кстати, завещал Нобелевскому комитету.
К 17 годам молодой венгр находился в Швейцарии – и в итоге поступил в Бернский университет, начав изучать физику. Физиком он и стал, правда, особенным.
Нужно сказать, что обучение в Швейцарии долгим не было: в 1918 году изменилось многое. С окончанием Первой мировой войны рухнуло три империи, Австро-Венгерская – в их числе. Бекеши вернулся домой помогать родине. Сначала служил в армии, потом поступил в Университет Будапешта – и в 1923 году защитил докторскую по гидродинамике, что тоже было важно для будущих открытий.
Герб Университета Будапешта
Ученый, которому едва исполнилось две дюжины лет, поступил в новую лабораторию министерства связи. И здесь перед Бекеши встала практическая задача, которая и привела его в итоге к Нобелевской премии.
Дело в том, что через Венгрию проходили многие линии телефонной связи. И вот на территории этой страны качество связи резко пропадало. За что ругались на министерство – дескать, мы вам платим за транзит, а у вас сигнал где-то теряется. Бекеши поручили выяснить, где проблема: в микрофонах, линиях связи или в самом телефоне.
Оказалось, что проблема – в мембране телефонного аппарата, которая очень несовершенно трансформировала звук в электрический сигнал. Аппараты доработали, а Бекеши задумался о том, как же происходит трансформация звука в электрический сигнал в человеческом организме: ведь то, что звук – это механическое колебание, известно давно. То, что нервный импульс имеет электрическую природу, к моменту работы Бекеши в телефонии тоже было известно уже полвека, с экспериментов Ричарда Катона в 1870-х.
И следующие полтора десятка лет Бекеши занимался изучением устройства и функционирования человеческого уха. Сама по себе анатомия среднего и внутреннего уха была уже известна. Но как все это в точности работает?
Система костного лабиринта внутреннего уха. В правой части – улитка (Cochlea)
Бекеши вскрывал трубы, тщательно исследовал строение среднего и внутреннего уха – и изучал животных. Он даже придумал новые хирургические инструменты для того, чтобы работать с улиткой (основной составляющей внутреннего уха), придумал способы сохранять трупный материал, чтобы механические свойства тканей уха не менялись.
Как писал Бекеши, «в те времена было общепризнанным, что механические свойства тканей уха после смерти быстро изменяются, и поэтому практически невозможно изучать эти свойства внутреннего уха человека».
Тогда существовало четыре теории о том, как ухо может воспринимать и различать звуки разной высоты. Все они говорили о колебаниях базиллярной мембраны улитки, но по-разному. Первая постулировала, что звук определенной высоты может вызывать колебания только строго определенного участка мембраны; вторая теория гласила, что звук вызывает бегущую по мембране волну; согласно третьей звук должен был отражаться от конца улитки и формировать стоячую волну; четвертая теория моделировала колебания мембраны как единого целого.
Бекеши установил, что верна вторая теория. Волна определенной частоты, бегущая по улитке, вызывает колебания всех участков мембраны, однако один из них вибрирует сильнее остальных. Расположение этого участка зависит от частоты звука: если звук выше, он располагается ближе к овальному окну, «входу» в мембрану, а если ниже – дальше. И от всех участков мембраны отходят нервные волокна, каждое из которых уносит информацию о звуке определенной высоты.
В войну лабораторию Бекеши разрушила бомбежка, и он переехал в США, предварительно год проработав в Швеции.
Бекеши в лаборатории
В Гарварде он приступил к настоящему физическому эксперименту – провел моделирование распространения звуков в мембране улитки на ее 30-сантиметровой модели в виде пластиковой трубки. Вместо волосковых клеток кортиева органа, которые преобразуют механические колебания в нервные импульсы, Бекеши пользовался… рукой. Он просто клал ее на трубку.
«Хотя бегущая волна распространялась по всей длине мембраны почти с одинаковой амплитудой, мне казалось, что вибрирует лишь участок мембраны длиной 2–3 сантиметра. Тот простой факт, что хотя в модели колебания захватывают всю руку, но лишь небольшой ее участок кажется вибрирующим, доказывает, что нервное торможение должно играть важную роль в восприятии звука», – писал Бекеши.
Фундаментальное и исчерпывающее исследование венгра, длившееся более двух десятилетий, не только принесло ему Нобелевскую премию, но и дало важнейший фундаментальный результат. Точное понимание биомеханики слуха, сделанное всего лишь одним человеком, позволило медикам создавать протезы барабанной перепонки из участков кожи или вен. Единоличное присуждение высшей физиологической награды было абсолютно заслуженным.
…Готовя сегодняшний материал, я наткнулся на один абзац, написанный ученым в своих воспоминаниях о ранних исследованиях. Мне кажется, это совет всем нам – тем, кто пишет об истории науки:
«Я люблю читать историю науки, особенно медицины. Она описывает борьбу между человеком и природой, которая состоит из непрерывной череды успехов и неудач. К сожалению, большинство современных научных работ написаны в холодном, безличном стиле. В прежние времена публиковалось много живых клинических случаев, и, прочитав их, можно было установить связь между заключением врача и реальной ситуацией. Сегодня реальные клинические случаи больше не публикуются, и научные обзоры иногда звучат почти как протоколы вскрытия».
Мне хочется, чтобы история науки больше походила на историю жизни, а не протокол вскрытия. И мы постараемся следовать совету этого замечательного нобелевского лауреата.