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从0到1:年轻学者冲刺高校永信贵宾会:“科技力”
2019-11-28 16:05

放弃或者坚持,无数次摆在眼前。“在这个过程中,你会不断问自己,比如我究竟适不适合搞科研?未来我想做些什么?遇到挫折时,我怎么办,等等。”作为“过来人”、郭玉婷的博士生导师,中国科学院生物物理所研究员李栋说,“在科研中,探索未知,也同样是探索自我,探寻自己的价值”。

胡海岚

在各自导师的指导下,他们已成为科研项目中的生力军,是正在蓄力的科技“原动力”。“要进一步加强高校‘从0到1’基础研究,往最高处定目标,攀登基础研究的珠穆朗玛峰。”教育部部长陈宝生在教育部、科技部共同加强“从0到1”基础研究高校座谈会上曾这样说。

近日,胡海岚向澎湃新闻(www.thepaper.cn)介绍,此次在《自然》杂志发表的两篇文章中,至少三个方面取得了原创性的突破:第一,首次揭示了抑郁症的形成和大脑中的一个反奖赏中心——缰核的簇状放电方式密切相关,并提出了全新的快速抗抑郁机制,即通过阻断簇状放电从而释放对奖赏中心的抑制;第二,针对阻断簇状放电的思路,为开发新型的快速抗抑郁药物提供了多个崭新的分子靶点;第三,首次发现胶质细胞调解神经元放电方式的特殊结构——功能关系。

探索未知,也探索自我

团队利用脑片电生理和数学建模的方法证明,位于外侧缰核的另一个离子通道:T型钙通道(T-VSCCs)对神经簇状放电也发挥着重要作用。“在全身或者外侧缰核内局部阻断T-VSCCs,同样产生了快速的抗抑郁效果。”胡海岚说,“这一工作告诉我们,T-VSCCs是一个崭新的抗抑郁分子靶点。”

虽然失败、孤独、迷茫交叉随行,“当你真的做出一些成果,那种成就感还是很让人开心的。”在罗覃看来,每个年轻人都会在成长过程中不断探寻自己存在的价值和意义,而对于他来说,科研所带来的价值感更为恒久,“你在一个未知领域哪怕有一点突破,也都是在为后来者铺路,让人类走得更远”。

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凌晨3点,清华大学计算机科学与技术系大四学生于纪平还曾与队友轮班,为2018国际大学生超级计算机竞赛做准备,恨不得把时间掰成两半来用,后来他们的团队拿下了该比赛的总冠军。

本课题主要由团队中的博士后崔一卉、杨艳、桑康宁和博士生董一言、倪哲一、马爽爽在胡海岚教授的指导下完成。胡海岚教授笑着介绍自己是“70后”而她带领的是一个平均年龄不到30岁的年轻团队。

“在我国不断优化的科研大环境中,如今的年轻一代很有冲劲和勇气,他们很愿意攀登科研高峰,攻坚克难。他们之中,很多在本科甚至中学阶段就已经开始接触科研,科研基础比老一辈科学家在同龄阶段雄厚很多。”在浙江大学医学院教授、博士生导师胡海岚看来,如今的年轻一代更有底气在创造力最旺盛的时期,思考并解决最困难的科学问题。

这是在抑郁症领域内首次实现了只改变某个脑区的放电模式,从而诱发抑郁样行为。氯胺酮的快速起效的谜团,也在实验中得以解开。原来,外侧缰核的簇状放电依赖于大脑中最主要的兴奋性递质谷氨酸受体NMDAR;而氯胺酮,正好是NMDAR的阻断剂,它的出现,阻断了NMDAR发挥作用,也就完全阻断了外侧缰核神经元的簇状放电,让我们能够重新获得活力、感知快乐。

然而,真正走上科研这条路,董一言才明白这条路多么坎坷。失败,不断地失败,可以说是科研的常态。2015年2月加入胡海岚教授课题组后,董一言开始在导师的指导下思考一种预防抑郁症的天然策略。在接下来的一年多里,他都在不断尝试和改进实验方案,然而却都不理想,那一年,质疑、焦虑如乌云罩顶。

胡海岚团队表示,外侧缰核是大脑中海马体下方一个小小的核团,它是大脑的“反奖励中枢”,被认为介导了人的大部分负面情绪:恐惧、紧张、焦虑。它与中脑“奖励中心”的单胺核团相互“拮抗”,左右着我们的情绪。

李栋认为,导师作为一个课题组的领头者,自身要有足够高的科研水平,要能够站在某个领域的最前沿对学生给予指导,“我们国家在很多领域已经过了跟随的阶段,甚至已经处于领跑位置,所以我们的科研朝着最前沿努力。只有导师站在最前沿的位置,具有前沿的眼光,才能更好地指导整个课题组。对于学生而言,研究最前沿的课题更能激发他们的动力,在完成这个课题后,这种科研带来的成就感和满足感会激励他们进一步在科研领域探索”。

永信贵宾会,公开数据显示,国际顶尖的《自然》杂志的平均拒稿率为93%,且每期只有两三篇科研长文得以发表。值得注意的是,此次胡海岚教授团队能够在同一期连续发表两篇长文来介绍科研成果,被《自然》杂志中国区科学总监印格致(Ed Gerstner)评价为“非常罕见,令人印象深刻”。

然而在高校中,有这么一群人,他们生龙活虎、似初生牛犊,活跃在大大小小的科研项目中,沉迷于形形色色的实验中。更重要的是,在大国重器研制过程方方面面的实验中都有他们的身影,国内年度重大科技/科学进展他们榜上有名,国际顶级期刊上他们也能占据“一文之地”。他们,既有高校中的90后博士生、硕士生,也有95后00后的本科生。

“三个臭皮匠顶过一个诸葛亮”

“在所有令人心碎的劳作中,开道是最糟的。”科研,算是“开道”中最富挑战性的一种脑力劳作。尤其在未知之地,你可能不知道下一秒钟,自己的脚会在何处,将会踏向何方。

在同时发表的另一篇《自然》论文《Astroglial Kir4.1 in lateral habenula drives neuronal bursts in depression》(星形胶质细胞中Kir4.1驱动外侧缰核神经元簇状放电介导抑郁症发生)中,胡海岚团队又揭示了另外一个快速抗抑郁分子靶点——存在于胶质细胞中的的钾离子通道Kir4.1,对引发神经元的簇状放电至关重要。

在这个过程中,有人转身,有的转行。看到实验进展如此不顺,很多人都曾多次劝董一言换个方向,但他却不想轻言放弃。“科研只是一味试错也不行,还得在失败后积极总结经验,不断改进优化实验方案。”2016年7月,他终于迎来了转机。

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得益于她所在的项目组所研发的新型掠入射结构光超分辨成像技术——这一技术被评为2018年中国十大科学进展之一——郭玉婷可以更快、更清晰地捕捉到细胞器间的相互作用,她需要对此进行成像、观察和分析。

胶质细胞和神经元细胞是大脑中两类不同的细胞。胶质细胞包绕于神经元细胞外,形成一个相对封闭的胞外空间。胡海岚研究团队发现,当星形胶质细胞中钾离子通道Kir4.1的高表达时,神经元释放到胞外空间的离子会被加速清除,导致神经元的超极化,进而诱发簇状放电。“钾离子通道的高表达与抑郁症形成具有因果关系,这是我们发现的大脑中神经元细胞和星形胶质细胞全新的交互机制”,胡海岚说。

“要给年轻人自由探索的空间,这能够解放学生探索的主观能动性和积极性,鼓励和引导学生的兴趣。同时,还可以积极邀请国内外的优秀学者开展各种类型的交流,这能够帮助学生迅速理清研究领域内的最前沿进展和亟待解决的问题。”胡海岚建议。

2月15日,著名期刊《自然》杂志同期刊发该团队的两篇研究长文(Research Article)。文章揭示了快速抗抑郁分子的作用机制,推进了人类关于抑郁症发病机理的认知,并为研发新型抗抑郁药物提供了多个崭新的分子靶点。

从0到1:年轻学者冲刺高校“科技力”

胡海岚教授长期从事情感与社会行为的神经机制研究。她先后在美国加州伯克利大学、美国冷泉港实验室、中国科学院上海生命科学研究院从事研究工作,自2015年5月起任职浙大,双聘于浙江大学求是高等研究院和医学院神经科学研究中心,现为浙江大学医学院教授,神经科学研究中心执行主任。

但他仍然毫不犹豫地填报了旁人看起来“既枯燥又没‘钱途’的”基础医学专业。“医学研究对人类最直接有益,如果这个领域真这么沉闷,那我不妨做那个提供新鲜血液的人。”董一言说。

而可喜的是,近年来,一种抗抑郁领域的“新贵”——氯胺酮被科学家们发现,并称之为“整个精神疾病领域近半个世纪最重要的发现”。低剂量的氯胺酮会产生快速抗抑郁的效果,起效时间在一小时以内,并且可以在70%以上的难治性抑郁症患者中发挥作用。但它是一种麻醉剂,也是毒品“K粉”的主要成分,由于还未弄清氯胺酮如何快速起到抗抑郁效果,因此临床上也还未获得药物监管部门的批准。

虽说还是学生,但他们已迈进了科研这条赛道,目标已不只是成绩,可能还有星辰、宇宙。为此,他们之中有的戒掉了网络游戏,有的“连谈恋爱的时间都快没了”,但谈起自己的科研,他们倒是都很有激情。

破解神秘的快速抗抑郁分子

如何更好地激发他们对科研攻关的兴趣及其创造创新力,这也成了不少高校要面对的课题。不过,李栋认为,一般而言,在正常环境下成长起来的学生,对未知有着天然的好奇心,学校要做的是保护好这种好奇。而其中,“导师可以说至关重要”。记者在采访中也发现,包括学长学姐,科研路上的“同行者”相当重要。

她在情绪和社会行为的神经生物学基础这一脑科学前沿方向已经取得了一系列系统性原创成果。2013年,胡海岚团队就曾在《科学》杂志发表论文,揭示了大脑外侧缰核“失望分子”βCaMKII在抑郁症中起着关键作用。

同行者很重要

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在不断向前的过程中,孤独常随。“虽说有导师指导,同伴交流,但随着你的成长,你要独当一面。所以越到后面,就越要靠你自己。”罗覃说,工作起来,基本上每个人都在自己的实验台前忙自己的研究。

“中国的‘脑计划’即将启动,相信中国的神经科学和基础研究的春天也即将到来。”段树民院士表示,“我们非常有信心,我国的神经科学的发展一定会继续为世界神经科学做出重要的贡献。”

与世界赛跑

“这一系列研究阐明了氯胺酮快速抗抑郁的全新脑机制——即氯胺酮可以通过阻断外侧缰核的簇状放电,进而释放对下游单胺类奖赏脑区的过度抑制,最终产生快速抗抑郁的疗效。”胡海岚说。

“生命科学是最玄奥的学科,生物类的科研探索中遍布着未知的迷雾和失败的死胡同。这种巨大的不确定性,曾经或者正在让所有科研工作者沮丧和迷茫。可以提前认识到这种不确定性,接受它,并且拥抱它。”之前董一言曾因为不知道自己干什么而陷入迷茫,经此一役,董一言反而觉得开启了自己的科研2.0时代,“觉得更有勇气和能力去承担高难度、高风险的课题,也更坚定地探索抑郁症领域”。

找到快速抗抑郁靶点

当然,除了他们,还有众多高校学生正奔跑在科研这条路上。

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