Emery N. Brown

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Emery Neal Brown (nacido en 1957) es un estadístico, neurocientífico computacional y anestesiólogo estadounidense. Es profesor de Anestesia Warren M. Zapol en la Facultad de Medicina de Harvard y en el Hospital General de Massachusetts (MGH), y anestesiólogo en ejercicio en el MGH. En el MIT, es profesor de Ingeniería Médica Edward Hood Taplin y profesor de Neurociencia Computacional, director asociado del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica, y director del Programa Harvard-MIT en Ciencias de la Salud y Tecnología.En 2015, Brown fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por el desarrollo de algoritmos de procesamiento de señales neuronales para comprender la codificación de la memoria y el modelado de los estados cerebrales de la anestesia. Brown es una de las 19 personas elegidas para las tres ramas de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, así como el primer afroamericano y el primer anestesiólogo en ser elegido para las tres Academias Nacionales.En 2020, recibió el Premio Swartz de Neurociencia Teórica y Computacional. En 2022, recibió el Premio Gruber de Neurociencia, junto con los neurocientíficos teóricos Larry Abbott, Terrence Sejnowski y Haim Sompolinsky.

Biografía

Brown nació y creció en Ocala, Florida, donde asistió a las escuelas primaria y secundaria Fessenden, la escuela secundaria Osceola y la escuela preparatoria North Marion. Se graduó de la Academia Phillips Exeter, en Exeter, New Hampshire, en 1974, tras pasar el segundo semestre de su último año de secundaria en Exeter en el Programa de Año Escolar en el Extranjero estudiando español en Barcelona, España. En 1978, obtuvo su Licenciatura en Artes (magna cum laude) en Matemáticas Aplicadas en Harvard College. Tras graduarse, Brown recibió una beca de la Fundación Rotaria Internacional para estudiar matemáticas en el Instituto Fourier de Matemáticas Pura de Grenoble, Francia.A su regreso de Grenoble, ingresó en el Programa de Doctorado en Medicina de la Facultad de Medicina de Harvard. Obtuvo su Maestría en Artes y su Doctorado en Estadística en la Universidad de Harvard en 1984 y 1988, respectivamente. Obtuvo su doctorado (magna cum laude) en 1987 en la Facultad de Medicina de Harvard.Brown completó su internado en medicina interna en 1989 en el Hospital Brigham and Women's, una beca de investigación en endocrinología en el Hospital Brigham and Women's en 1992 y su residencia en anestesiología en el MGH en 1992. En 1992, Brown se incorporó al personal del Departamento de Anestesia del MGH y al profesorado de la Facultad de Medicina de Harvard. En 2005, se incorporó al profesorado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).Actualmente, Brown ocupa la Cátedra Warren M. Zapol de Anestesia en la Facultad de Medicina de Harvard, la Cátedra Edward Hood Taplin de Ingeniería Médica en el Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT y es profesor de Neurociencia Computacional en el MIT. Además de sus cargos como profesor, Brown se desempeña como Director del Laboratorio de Investigación en Estadística de Neurociencias del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), codirector de la División de Ciencias de la Salud y Tecnología Harvard-MIT y director asociado del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT. Brown también trabaja como anestesiólogo en el MGH.

Carrera científica

Brown ha publicado extensamente sobre temas de neurociencia computacional y anestesiología. Es el investigador principal del Laboratorio de Investigación en Estadística de Neurociencia del MGH y el MIT, donde actualmente realiza su investigación.

Tiempo de medición en el reloj biológico humano

Brown desarrolló métodos estadísticos para caracterizar las propiedades del sistema circadiano humano (reloj biológico) a partir de datos de temperatura central registrados bajo protocolos de rutina constante, funcionamiento libre y desincronización forzada. Al inicio de su carrera, Brown colaboró con investigadores circadianos para aplicar sus métodos y responder a preguntas fundamentales de investigación en fisiología circadiana. Los métodos estadísticos de Brown fueron cruciales para: estimar con precisión el período y el tiempo interno en los relojes circadianos humanos a partir de la medición continua de la temperatura central; demostrar que la luz brillante podía utilizarse para desfasar el reloj circadiano humano; la administración oportuna de períodos de luz y oscuridad podía utilizarse para realinear los relojes internos de los trabajadores por turnos con el tiempo externo; y que, contrariamente a las creencias de la época, el período del reloj biológico humano, al igual que el de otros animales, se acercaba más a las 24 horas que a las 25.

Descifrar señales cerebrales

Posteriormente, Brown centró su investigación estadística en el desarrollo de algoritmos de procesamiento de señales y métodos estadísticos para el análisis de datos neuronales. Desarrolló un paradigma de proceso puntual de espacio de estados (SSPP) para estudiar cómo los sistemas neuronales mantienen representaciones dinámicas de la información. Para el análisis de la actividad neuronal de picos y las tareas de comportamiento binario representadas como procesos puntuales multivariados o univariados (eventos 0-1 que ocurren en tiempo continuo), su investigación produjo análogos del filtro de Kalman, el suavizado de Kalman, algoritmos secuenciales de Monte Carlo y algoritmos combinados de estimación de estados y parámetros, comúnmente aplicados a las observaciones de series temporales de valor continuo.Brown utilizó sus métodos para demostrar que los conjuntos de neuronas en el hipocampo de roedores mantenían una representación muy precisa de la ubicación espacial del animal; rastrear la formación de campos receptivos neuronales en una escala de tiempo de milisegundos; rastrear cambios simultáneos en la actividad neuronal y el comportamiento durante experimentos de aprendizaje; decodificar cómo los grupos de neuronas motoras representan la información del movimiento; y rastrear la supresión de ráfagas en pacientes bajo anestesia general.Brown aplicó el paradigma estado-espacio para analizar el aprendizaje en experimentos de neurociencia conductual; estudiar la relación entre el aprendizaje y los cambios en la función hipocampal en humanos; evaluar la eficacia de la estimulación cerebral profunda para mejorar el rendimiento conductual en humanos y primates no humanos; y definir con precisión los cambios en los niveles de conciencia bajo anestesia general inducida con propofol.Junto con Partha Mitra, Brown cofundó y codirigió el Curso de Verano de Neuroinformática en el Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole, Massachusetts, de 2002 a 2006. Codirige con Robert Kass la Conferencia Bianual sobre Análisis Estadístico de Datos Neuronales en el Centro para las Bases Neuronales de la Cognición de la Universidad Carnegie Mellon. Fue coautor de un libro de texto sobre análisis de datos en neurociencia con Robert Kass y Uri Eden.

Naturaleza de la anestesia general

Desentrañar el misterio de la anestesia general es otra cuestión importante que enfrenta la medicina moderna. En 2004, Brown inició un programa de investigación en neurociencia de sistemas para estudiar los mecanismos de acción de los anestésicos, mediante la formación y dirección de una colaboración interdisciplinaria de anestesiólogos, neurocientíficos, un estadístico, un neurocirujano, neurólogos, bioingenieros y un matemático en el MGH, el MIT y la Universidad de Boston. En 2007, recibió el Premio Pionero del Director de los NIH en apoyo a esta investigación, convirtiéndose en el primer anestesiólogo y el primer estadístico en recibir este premio. Su investigación en anestesiología ha realizado contribuciones teóricas y experimentales fundamentales para comprender la neurofisiología de la anestesia general. En dos artículos fundamentales, Brown proporcionó el primer análisis de neurociencia de sistemas sobre cómo los anestésicos actúan en receptores específicos en circuitos neuronales específicos para producir estados de excitación alterados comúnmente observados. Este análisis proporcionó un eslabón esencial que faltaba entre el considerable volumen de investigación sobre la farmacología molecular de la acción anestésica y las respuestas conductuales observadas comúnmente en pacientes anestesiados. Brown también demuestra que, contrariamente al dogma común, la anestesia general no es sueño, sino un coma reversible.El grupo de investigación de Brown ha proporcionado información detallada sobre cómo los anestésicos producen la inconsciencia. El cerebro no se desactiva bajo anestesia general. En cambio, los anestésicos inducen oscilaciones altamente estructuradas entre regiones cerebrales clave. Estas oscilaciones, fácilmente visibles en los registros estándar de electroencefalograma (EEG), alteran la excitación al dificultar la comunicación normal entre las regiones. Esto es análogo a lo que ocurre cuando un paciente con epilepsia pierde el conocimiento, con la aparición de las oscilaciones regulares e hipersincrónicas de una convulsión. Las oscilaciones inducidas por anestésicos también son similares a lo que ocurre cuando un zumbido en una línea telefónica impide mantener una conversación normal.Brown ha realizado numerosos estudios, en particular sobre las propiedades de la anestesia inducida por propofol. Descubrió que la inconsciencia inducida por propofol está mediada simultáneamente por dos procesos oscilatorios diferentes. El primero consiste en fuertes oscilaciones alfa coherentes (de 8 a 10 ciclos por segundo) entre la corteza y el tálamo (26-28) y el segundo en fuertes oscilaciones incoherentes de ondas lentas corticales (<1 ciclo por segundo). Las oscilaciones alfa dificultan la comunicación entre el tálamo y la corteza. Las ondas lentas restringen a intervalos estrechos los momentos en que las neuronas corticales pueden descargar, lo que dificulta el mantenimiento de la comunicación dentro de la corteza. Además, cada anestésico tiene una señal electroencefalográfica (EEG) diferente que refleja diferentes mecanismos y acciones del circuito neuronal. Estas señales cambian con la edad y la dosis de anestésico. Una implicación práctica de este hallazgo es que el EEG puede utilizarse en tiempo real para monitorizar con precisión el estado anestésico de los pacientes. El grupo de Brown ha desarrollado un programa de enseñanza en línea para capacitar a los anestesiólogos en este enfoque de monitorización.Brown y sus colegas están estableciendo un nuevo paradigma para despertar a los pacientes tras la anestesia general. Han demostrado que el estado anestésico puede revertirse rápidamente mediante la administración de metilfenidato (Ritalin) o la activación de los sistemas dopaminérgicos. Esto sugiere una nueva y viable forma de restaurar activamente la función cognitiva en pacientes tras la anestesia y la sedación. Han recibido la aprobación de la FDA para realizar un ensayo clínico que pruebe esta idea en humanos (NCT 02051452). También han demostrado que la supresión de ráfagas, un estado de profunda inactivación cerebral observado en la anestesia general profunda, la hipotermia, el coma y los trastornos del desarrollo cerebral, puede explicarse de forma sencilla mediante un modelo neurometabólico unificado. El grupo de Brown también ha demostrado que la supresión de ráfagas puede controlarse con precisión para mantener un coma terapéutico inducido médicamente. Esta investigación utiliza un sistema de control de bucle cerrado basado en su paradigma SSPP. Esto podría tener implicaciones importantes para el tratamiento de pacientes como Gabby Giffords, Michael Schumacher, Malala Yousafzai y Joan Rivers, que sufren lesiones cerebrales o hipertensión intracraneal y requieren un coma inducido médicamente para facilitar la recuperación cerebral.La investigación de Brown en anestesiología ha aparecido en la Radio Pública Nacional, en Scientific American, MIT Technology Review, The New York Times y en TEDMED 2014.

Servicio de comités nacionales

Brown ha formado parte de numerosos paneles y comités asesores nacionales. Recientemente, formó parte del Grupo de Trabajo de la Iniciativa BRAIN de los NIH. Actualmente, es miembro de la Junta Directiva del Fondo Burroughs-Wellcome, del Comité Asesor de Ciencias Matemáticas y Físicas de la NSF, del Consejo de Consejos de los NIH, de la Junta Directiva de la Sociedad Internacional de Investigación en Anestesia, del Comité Asesor Científico de CURE Epilepsy y del Consejo de Gobierno de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias.

Premios y honores

Brown ha recibido varios premios a lo largo de su carrera, entre ellos: la Beca de Desarrollo de la Facultad de Medicina de Minorías Robert Wood Johnson, una Beca de Desarrollo de Carreras de Minorías de la NSF, un Premio Científico Independiente del Instituto Nacional de Salud Mental, el Premio Jerome Sacks del Instituto Nacional de Ciencias Estadísticas por Investigación Interdisciplinaria Sobresaliente, un Premio Pionero del Director del NIH, un Premio de Investigación Transformativa del Director del NIH, una Beca Guggenheim y el Premio de la Sociedad Estadounidense de Anestesiólogos a la Excelencia en Investigación. Brown fue nombrado como uno de los principales médicos de Estados Unidos por la revista Black Enterprise y fue nombrado una de las 50 personas de color más influyentes de Boston en la atención médica y las ciencias de la vida de GK50 de Get Konnected. En 2018, Brown recibió el Premio Dickson en Ciencias por su trabajo en el análisis estadístico de datos neuronales e investigación sobre anestesia. Uno de los nominadores de Carnegie Mellon, el profesor Robert E. Kass, señaló que Brown es el "experto mundial en análisis estadístico de datos neuronales" y que su trabajo sobre anestesia ha sido "verdaderamente transformador" para el campo.Brown ha impartido varias conferencias conmemorativas, entre ellas: la Conferencia Conmemorativa Lewis H. Wright de la Sociedad Americana de Anestesiología, la Conferencia John W. Severinghaus sobre Ciencias Traslacionales y la Conferencia Medallón del Instituto de Ciencias Matemáticas.Brown es miembro del Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica, la Asociación Estadounidense de Estadística, el IEEE, la Asociación Estadounidense para el Avance de las Ciencias y la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias. Fue incluido en el Salón de la Fama de los Inventores de Florida. Es miembro de las tres ramas de las Academias Nacionales: la Academia Nacional de Medicina, la Academia Nacional de Ciencias y la Academia Nacional de Ingeniería. Es el primer afroamericano y el primer anestesiólogo elegido para las tres ramas. En 2019, recibió un doctorado honoris causa de la USC. En 2020, recibió el Premio Swartz de Neurociencia Teórica y Computacional. En 2022, recibió el Premio Gruber de Neurociencia.En enero de 2025, el presidente Biden le otorgó a Brown la Medalla Nacional de la Ciencia.

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Scholia tiene un perfil para Emery Brown (Q5370976).
  • Perfil de Emery N. Brown del M.I.T. Archivado el 23 de octubre de 2019, en la máquina Wayback
  • La página principal del laboratorio de investigación sobre neurociencias
  • Emery N. Brown's Publications
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