Karl Deisseroth

Karl Deisseroth

Karl Deisseroth (* 18. November 1971 in Boston, Massachusetts[1]) ist ein US-amerikanischer Psychiater, Neurobiologe und Bioingenieur an der Stanford University.

Leben und Wirken

Deisseroth erwarb 1992 an der Harvard University einen Bachelor in Biochemie. 1998 erwarb er bei Richard Tsien an der Stanford University einen Ph.D. in Neurowissenschaften und 2000 einen M.D. ebendort. Bis 2004 arbeitete er als Assistenzarzt in der Inneren Medizin und vor allem in der Psychiatrie, außerdem arbeitete er als Postdoktorand bei Robert Malenka. 2006 erwarb Deisseroth den Facharzt für Neurologie und Psychiatrie. 2005 wurde er Assistant Professor für Bioengineering und Psychiatrie an der Stanford University, 2009 Associate Professor, 2012 erhielt er eine ordentliche Professur. Seit 2009 forscht Deisseroth zusätzlich für das Howard Hughes Medical Institute (HHMI). 2014 wurde er Foreign Adjunct Professor am Stockholmer Karolinska Institutet.[2]

Deisseroth gilt als einer der Begründer der Optogenetik. Bei dieser Methode werden lichtabhängige Proteine – Channelrhodopsine – in bestimmten Nervenzellen exprimiert, womit diese Zellen gezielt durch verschiedenfarbiges Licht im zeitlichen Bereich von Millisekunden elektrisch aktiviert oder inaktiviert werden können.[3] Durch die Methode, die von tausenden Arbeitsgruppen weltweit übernommen wurde, ergeben sich zahlreiche neue Ansätze zur Erforschung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen sowie des Verhaltens.

2010 bis 2013 entwickelte Deisseroth mit seinem Forschungsteam an der Stanford University School of Medicine die Technologie CLARITY (Akronym für: Clear Lipid-exchanged Anatomically Rigid Imaging/immunostaining Tissue hYdrogel). Dabei wird postmortales biologisches Gewebe unter Einsatz von acrylamidbasierten Hydrogelen lichtdurchlässig gemacht. CLARITY ermöglicht hochaufgelöste dreidimensionale Aufnahmen der Protein- und Nukleinsäurestruktur von Organen, etwa des Hippocampus oder des Rückenmarks.[4]

Seit 2019 zählt ihn der Medienkonzern Clarivate zu den Favoriten auf einen Nobelpreis (Clarivate Citation Laureates). Deisseroth hat laut Google Scholar einen h-Index von 168,[5] laut Datenbank Scopus einen von 143[6] (jeweils Stand Mai 2022).

Karl Deisseroth ist der Sohn des Onkologen Albert Deisseroth.[7] Er ist verheiratet mit der Neurologie-Professorin Michelle Monje und Vater von insgesamt fünf[8] Kindern, eines davon aus einer früheren Beziehung.[9]

Auszeichnungen (Auswahl)

Publikationen

  • Connections: A Story of Human Feeling. Penguin Books 2021, ISBN 978-0-241-38186-1.
  • Projections: A Story of Human Emotions. Random House 2021, ISBN 978-1-9848-5369-1.
    • Der Stoff, aus dem Gefühle sind – über den Ursprung menschlicher Emotionen. Aus dem Englischen von Jürgen Neubauer, Blessing, München 2021, ISBN 978-3-89667-651-1.

Literatur

  • Kerri Smith: Method man: Karl Deisseroth is leaving his mark on brain science one technique at a time, in: Nature, Vol 497, 30 May 2013, S. 550

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Karl Deisseroth CV (Stand 2004) bei der Stanford University (stanford.edu); abgerufen am 31. August 2012
  2. Website des Karolinska Institutet, abgerufen am 30. Juni 2015.
  3. Karl Deisseroth: Optogenetics, in: Nature Methods, Band 8 (2011), S. 26–29
  4. Kwanghun Chung, Karl Deisseroth et al. "Structural and molecular interrogation of intact biological systems". Nature 497 (2013), S. 332–337.
  5. Karl Deisseroth. In: scholar.google.de. Google Scholar, abgerufen am 29. Mai 2022.
  6. Deisseroth, Karl. In: scopus.com. Scopus, abgerufen am 29. Mai 2022 (englisch).
  7. Vgl. Marshall W. Nirenberg Lecture 2014, 11. Juni 2014, abgerufen am 10. Januar 2022.
  8. Karl Deisseroth, randomhousebooks.com, abgerufen am 10. Januar 2022.
  9. Richard Godwin: Neuroscientist Karl Deisseroth: ‘Coronavirus has changed us all’, theguardian.com, 12. Juni 2021, abgerufen am 10. Januar 2022.
  10. IOM Class of 2010 (Memento vom 22. April 2011 im Internet Archive) beim Institute of Medicine (iom.edu); abgerufen am 31. August 2012
  11. Zülch-Preis 2012 für die Begründer der Optogenetik beim Informationsdienst Wissenschaft (idw-online.de); abgerufen am 31. August 2012
  12. Richard Lounsbery Award bei der National Academy of Sciences (nasonline.org); abgerufen am 4. Januar 2016
  13. Karl Deisseroth. The Lundbeck Foundation, abgerufen am 7. März 2022 (englisch).
  14. Mitgliedseintrag von Karl Deisseroth (mit Bild und CV) bei der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, abgerufen am 29. Mai 2022.
  15. Harvey Prize 2016

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Karl Deisseroth's Projections, Optogenetics, Disassocation, and Psychedelics (52095403529) (cropped).jpg
Autor/Urheber: Steve Jurvetson from Los Altos, USA, Lizenz: CC BY 2.0

Or: How to change your mind, with psychedelics and optogenetics.

Genevieve introduced the closing keynote for the PSFC Summit today: Karl Deisseroth is the pioneer of the mind-reading and writing tool (<a href="http://optogenetics.org" rel="noreferrer nofollow">optogenetics.org</a> at Stanford) that allows for individual neuron targeting and manipulation, and his new work looks at the effects of mind-altering drugs on brain function in detail.

For a sense of the power of his methods: he can take a pair of mice than were just mating happily, and with a flip of a switch, they become violent to each other. He made a mouse walk in an infinite left turn loop when a fiber optic is flipped on in the motor cortex (with no apparent awareness or distress at being controlled this way). Another team selectively turned on subsets of parenting behavior (like bringing wandering young back to the nest or grooming behaviors). They can also probe three different sub-states of anxiety that we only experience as a bundle.

How does this work? Before the plant kingdom evolved chlorophyll to harvest energy from sunlight, the more ancient bacteria used rhodopsins in a membrane-bound proton-pump to do the same. The rhodopsins captured a swath of the sun’s spectrum, tilting the algae to the leftover parts of the spectrum not yet absorbed, and this is why plants are green. Karl introduced these bacterial light-triggered elements into neurons of interest using a viral vector to the brain. He can then trigger neuronal firing optically, as the rhodopsin pump supplements the ion channels in the neuron. He can also trigger reporter molecules from the bacterial world to read out brain activity as the brain is functioning.

So, for example, he has observed a 3 Hz cycling in the retrosplenial cortex of a mouse brain on ketamine, and he has been able to reproduce the effects with optogenetic stimulation to achieve similar effects. He has also found that the dissociative drugs (ketamine and PCP) allow for reflexes to pain (e.g., heat on paw or puff of air to eyes) to continue normally, while the protective cognitive reactions (licking the paws after heat or squinting in anticipation of the next puff) disappear, a disassociation of mind and body reflexes.

He is diving deeper into the brain to investigate how this works, finding that the various subregions of the thalamus are regulated by disassociative drugs by overpowering the voting circuits with a pulsing 3 Hz modulation of the ketamine-enhanced circuits. The other nodes in the thalamus are operating as before, but do not achieve as powerful a consensus. The thalamus regulates where we spend our attention and conscious focus, to avoid doing everything we might be tempted to do simultaneously, and thereby not really doing any of them well.

In his latest work, he has found that MDMA operates very differently than Ketamine (work to be published later this year).

The implications of this level of understanding are enormous. The questions we can now ask using optogenetics will transform how we understand mental disorders and also call into question some deep philosophical questions surrounding consciousness and free will. It may also unveil the mysteries about how psychedelics operate in the brain, allowing us to optimize the use cases for testing in human clinical trials. Exciting work is going on with psilocybin for alcohol use disorder, extreme OCD and the eating disorders (which are also a disassociation of mind from body).