Американская нейроученая и биомеханик, занимающая должность декана Колледжа University of Chicago и профессор кафедры биологии и анатомии имени Уильяма Рейни Харпера. Ее исследования сосредоточены на механосенсации и контроле движений конечностей, что помогает понять, как мозговые и спинномозговые круги координируют движение в живых организмах. Работы Хэйл имеют значение не только для фундаментальной науки, но и для разработки подводных робототехнических устройств. Далее на ichicago.
Научная карьера
Мелина Хэйл получила степень бакалавра по зоологии в Duke University в 1992 году, а в 1998 году защитила докторскую диссертацию по биологии в University of Chicago. Она проходила стажировку в период с 1998 года по 2001 год в SUNY Stony Brook в отделе нейробиологии и была Grass Fellow в Marine Biological Laboratory в 2000 году.
С 2002 года Хэйл является членом факультета University of Chicago, где занимает должность профессора кафедры биологии и анатомии имени Уильяма Рейни Харпера. Она занимала административные должности, в частности, декана факультета биологических наук (2013-2016) и вицепроректора (с 2016 года). В 2017-2018 годах Хэйл была директором в Marine Biological Laboratory. 12 апреля 2023 года она была назначена новым деканом Колледжа University of Chicago.
Научные исследования
Исследования Хэйл направлены на изучение сенсомоторной интеграции и контроля движений, в частности, как механосенсорные системы, влияют на движения конечностей. Она исследует организмы, чтобы понять, как сенсорные сигналы влияют на координацию движения. Ее команда в 2015 году показала, что рыбы используют пловцы не только для движения, но и для ощущения окружающей среды и регулирования плавания. Дальнейшие исследования Хэйл, включая работу 2020 года, уточнили механизмы работы механосенсоров в коже пловцов.
Исследования, направленные на понимание координации движений у водных организмов, можно условно разделить на три взаимосвязанных направления:
- взаимодействие морфологии, физиологии и физики среды. Изучение того, как телосложение и физиологические характеристики взаимодействуют с гидродинамическими условиями воды для создания движения. В частности, исследуется масштабирование двигательных способностей в процессе развития и изменения, связанные с числами Рейнольдса – отношением инерционных и вязких сил в жидкостях;
- генерация движений плавания. Исследуются вопросы, как спинные нейроны формируют рефлекс содрогания и как нейронные механизмы отвечают за переходы между разными режимами движения. Для этого анализируют морфологию и функцию нейронов в зебрафишах (Danio rerio) и сравнивают с другими видами рыб, отличающимися структурой стартовых нейронных цепей;
- эволюция нейронных цепей и поведения. Исследуется, как эволюционно изменяются нейронные цепи и связанные поведенческие паттерны. Компаративные исследования старловых нейронных схем у разных видов рыб позволяют проследить эволюционные изменения.
Для исследований широко используют зебрафиши как генетически удобную модель. Прозрачность личинок позволяет оптически визуализировать морфологию нейронов и их активность, а также проводить выборочное удаление нейронов в живом организме. С помощью кальций-чувствительных красителей нейроны обозначают, а одновременно с микроскопией наблюдают их активность и движения рыбы с помощью высокоскоростного видео. Этот подход позволяет совмещать функциональное наблюдение нейронов с поведенческим анализом. Выборочное лазерное удаление нейронов позволяет сравнивать поведение до и после удаления конкретных клеток без побочных повреждений, что обеспечивает высокоточную манипуляцию системой. Ее исследования финансируются National Science Foundation и US. Office of Naval Research, а результаты имеют прикладное значение для биомеханики и подводной робототехники.
Хэйл активно участвует в профессиональных организациях. Она была президентом Society for Integrative and Comparative Biology в 2021-2023 годах и раньше возглавляла отдел сравнительной биомеханики этой организации. Она также являлась ключевой спикеркой на региональных встречах SICB, популяризировала интегративную биологию и биомеханику.
Признание и награды
Мелина Хэйл отмечена многочисленными наградами. Она получила Wayne C. Booth Graduate Student Prize for Excellence in Teaching и Faculty Award for Excellence in Teaching and Mentoring в University of Chicago. Ее научные достижения были отмечены CAREER Award от National Science Foundation, статусом National Academies/Howard Hughes Medical Institute Education Fellow, а также Fellowship от American Association for the Advancement of Science. Хэйл была также Fellow в Defense Science Study Group Института Defense Analysis.
Работы Хэйл способствуют развитию понимания фундаментальных принципов нейромеханики и сенсомоторной интеграции. Ее исследования помогают формировать современную нейробиологию и биомеханику, а также способствуют разработке роботизированных систем, имитирующих естественные движения живых организмов. Ее карьера является примером успешного сочетания научной работы, преподавания и административного лидерства в ведущем университете мира.