李瑩：揭開大腦“清道夫”的另一面
實(shí)習(xí)記者 代小佩
李瑩在實(shí)驗(yàn)室 李瑩供圖
在自然界，大多數(shù)哺乳動(dòng)物都能處理各種社會(huì)信息，產(chǎn)生交配、打斗、育兒、捕食以及逃跑等社會(huì)行為。大腦是如何對(duì)各類社會(huì)信息進(jìn)行編碼的？這是李瑩在尋找的答案。
見到李瑩時(shí)，她正拄著雙拐。前段時(shí)間，她打羽毛球傷了膝蓋，剛做完手術(shù)。雖然行動(dòng)不便，但在工作日，她還像往常一樣，驅(qū)車十幾公里，到位于北京市昌平區(qū)科學(xué)園路的北京腦科學(xué)與類腦研究中心上班，那里有她的實(shí)驗(yàn)室、博士生，當(dāng)然，還有很多等著她去挑戰(zhàn)的難題。
在自然界，大多數(shù)哺乳動(dòng)物都能處理各種社會(huì)信息，產(chǎn)生交配、打斗、育兒、捕食以及逃跑等社會(huì)行為。大腦是如何對(duì)各類社會(huì)信息進(jìn)行編碼的？這是李瑩在尋找的答案。
尋找之旅不平坦，會(huì)有困難，亦會(huì)有跌倒，但李瑩不畏懼。
“我討厭‘困擾’這個(gè)詞，因?yàn)椤當(dāng)_’就好像被什么東西纏住了，想要擺脫掉。我更喜歡‘挑戰(zhàn)’這個(gè)詞，它很積極，困難都是可以克服的?！辈稍L當(dāng)日，李瑩對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說(shuō)。
對(duì)大腦“一見鐘情”
2003年9月，李瑩成為南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的一名本科生。當(dāng)時(shí)，李瑩的同學(xué)多數(shù)都選了植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)等方向，她卻選了相對(duì)小眾的生理學(xué)。
在第一堂神經(jīng)解剖課上，李瑩頭一次看到大腦切片，并被它深深吸引。大腦分左、右兩個(gè)半球，它們表面有很多下凹的溝，溝之間有隆起的回?？粗矍暗拇竽X切片，李瑩慨嘆道：“漂亮！像迷宮一樣迷人?！?div style="height:15px;">
不僅是結(jié)構(gòu)，大腦的顏色也讓18歲的李瑩著迷?！霸跊]有染色的情況下，灰質(zhì)真的是灰色的，白質(zhì)也是白色的，黑質(zhì)是暗的……這些命名真有意思?！彼f(shuō)。
最令李瑩感到神奇的，是大腦的這些部分與人類的意識(shí)、情感、行為的密切關(guān)系?！爱?dāng)時(shí)我就在想，大腦為什么會(huì)思考？”她回憶道。
好奇心被點(diǎn)燃，李瑩一頭扎進(jìn)了神經(jīng)生物學(xué)的海洋。大三暑假，她來(lái)到中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所實(shí)習(xí)。“那里氛圍很自由，我第一次感受到做科研是什么?！崩瞵撜f(shuō)。
為了完成本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，2006年李瑩再次來(lái)到中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所，跟著該所研究員杜久林學(xué)習(xí)。
在杜久林的記憶里，李瑩膽子很大?！岸鄶?shù)人偏向于做風(fēng)險(xiǎn)較小的研究，或者看別人做了什么就跟著做，這樣容易出成果，但缺少原創(chuàng)性和開拓性。可李瑩不是，她膽子很大，不害怕未知。她本科到我實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行暑假實(shí)習(xí)時(shí)，我就想把她留下。”杜久林說(shuō)。
輕松掌握高難技術(shù)
2007年，李瑩成為杜久林的“入室弟子”。
當(dāng)時(shí)，杜久林團(tuán)隊(duì)正在以斑馬魚為模式動(dòng)物，開展神經(jīng)功能方面的研究。斑馬魚身長(zhǎng)3厘米到4厘米，全身布滿多條深藍(lán)色縱紋，成群游動(dòng)時(shí)如奔馳的斑馬群。
在早期，斑馬魚主要被用于發(fā)育生物學(xué)研究領(lǐng)域，鮮被用于腦功能研究領(lǐng)域。但在神經(jīng)學(xué)研究中，斑馬魚作為模式動(dòng)物有兩個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)：一是幼魚透明，可以用注射熒光染料或轉(zhuǎn)基因的方法，通過(guò)成像實(shí)時(shí)觀察其神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)；二是可以在清醒的斑馬魚身上，利用電生理技術(shù)，記錄斑馬魚神經(jīng)元的電活動(dòng)。
小鼠的神經(jīng)元細(xì)胞直徑約為5微米，電極直徑約為1微米。在顯微鏡下，用電極尖端吸住細(xì)胞，然后形成全細(xì)胞記錄，這是電生理技術(shù)的基本功。
而斑馬魚神經(jīng)元細(xì)胞體積大概是小鼠神經(jīng)元細(xì)胞體積的1/50，操作起來(lái)難度很大。能干凈利落地吸住細(xì)胞就很厲害了，還要長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)，更難。目前，在國(guó)際上也沒有多少人能熟練掌握這項(xiàng)技術(shù)，但當(dāng)時(shí)李瑩很快就學(xué)會(huì)了。
解決了這個(gè)難題，李瑩又奔向了下一個(gè)。
小膠質(zhì)細(xì)胞被譽(yù)為腦中“清道夫”，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞。除了免疫功能，小膠質(zhì)細(xì)胞還具有生理功能嗎？李瑩一頭扎進(jìn)這個(gè)無(wú)人問津的課題。
這個(gè)課題就像團(tuán)迷霧，看不清去路，但膽大的李瑩勇敢上路。她要做沒人做的事，她堅(jiān)信只要用正確的方法，一定能有突破。
無(wú)數(shù)次嘗試后，李瑩發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞不僅具有免疫功能，還有調(diào)節(jié)神經(jīng)互動(dòng)的生理功能。
然而，研究成果卻遲遲未能發(fā)表。一次次審稿被拒后，李瑩想過(guò)放棄。她跟導(dǎo)師請(qǐng)假，一個(gè)人旅游散心。
短暫休整后，李瑩繼續(xù)完善數(shù)據(jù)、反復(fù)修改文章。2012年12月，相關(guān)研究成果發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》雜志上，如今有關(guān)內(nèi)容被引超過(guò)300次。今年9月，《自然》雜志刊發(fā)的一項(xiàng)研究，正是基于李瑩8年前的成果。
“這件事，讓我懂得了什么叫解決問題、什么叫堅(jiān)持下去。”李瑩回憶道。
調(diào)整研究重心再出發(fā)
發(fā)表文章的喜悅，并未持續(xù)多久，因?yàn)槔瞵摰呐d趣并不在此?！拔疫€是對(duì)生物如何產(chǎn)生思維、情感、行為更感興趣。我想知道，在自由活動(dòng)的情況下，生物神經(jīng)是如何活動(dòng)的？”她說(shuō)。
在一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，美國(guó)斯坦福大學(xué)教授馬克·施尼策分享了一項(xiàng)技術(shù)——把重約2克的小顯微鏡戴在小鼠腦袋上，可以直接看見小鼠在自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的神經(jīng)活動(dòng)！
這引起了李瑩極大的興趣，報(bào)告結(jié)束后，她問了馬克·施尼策很多問題。
疑問在生長(zhǎng)，機(jī)會(huì)悄然降臨。在一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，李瑩遇到了美國(guó)科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)分子與生物系系主任卡特琳·迪拉克教授。
李瑩毛遂自薦，想要進(jìn)入卡特琳·迪拉克的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)，研究生物社交行為。在和卡特琳·迪拉克面談時(shí)，李瑩提到了她與馬克·施尼策的面談內(nèi)容。沒想到，卡特琳·迪拉克也認(rèn)識(shí)馬克·施尼策，這交談竟成了三人合作的開端。
2013年，李瑩加入哈佛大學(xué)分子與生物學(xué)系卡特琳·迪拉克團(tuán)隊(duì)。不過(guò)，在正式開展研究前，她先去馬克·施尼策的實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)了頭戴式顯微鏡成像技術(shù)，學(xué)習(xí)如何在小鼠深部腦區(qū)做手術(shù)。
大約2個(gè)月后，李瑩回到哈佛大學(xué)。在位于地下室的動(dòng)物房，26歲的李瑩用大約15平方米的空間，搭建起自己獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
小鼠自由運(yùn)動(dòng)時(shí)，它與社交相關(guān)的腦區(qū)是怎么工作的？為了搞清楚這個(gè)問題，李瑩把直徑約為0.85毫米的圓柱形透鏡，插進(jìn)小鼠深約5毫米的腦區(qū)里，再給小鼠戴上重約2克的顯微鏡，通過(guò)顯微鏡直接觀察小鼠腦區(qū)的工作情況。
李瑩性子急，幾天沒出新東西，就覺得效率低。透鏡插過(guò)頭、插入位置不對(duì)、小鼠死掉……手術(shù)失敗了很多次。
那段時(shí)間，李瑩是孤獨(dú)的，陪伴她的是自我鼓勵(lì)和堅(jiān)定的信念。“當(dāng)時(shí)，世界上沒人做成功過(guò)，我們的成功率能達(dá)到10%，就已是飛躍?！彼f(shuō)。
耗時(shí)2年多，在給上百只老鼠做手術(shù)后，李瑩首次利用頭戴式微型顯微鏡成像技術(shù)，在自由運(yùn)動(dòng)的小鼠中記錄了影響動(dòng)物本能社會(huì)行為的重要腦區(qū)——內(nèi)側(cè)杏仁核的鈣信號(hào)。此外，她還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)肽——催產(chǎn)素在雄性小鼠區(qū)分雌雄信息時(shí)起關(guān)鍵作用，而對(duì)雌性小鼠區(qū)分不同社會(huì)信息沒有顯著影響。
就當(dāng)旁人以為，李瑩會(huì)沿著這條路走下去時(shí)，她卻選擇更換賽道、重新開始。
2019年，李瑩回國(guó)，進(jìn)入北京腦科學(xué)和類腦研究中心，她再次調(diào)整了研究重心?！八裏o(wú)所畏懼、喜歡挑戰(zhàn)，只有在高難度課題中，才能找到自我價(jià)值?！倍啪昧终f(shuō)。
10多年了，在杜久林的實(shí)驗(yàn)室里，還放著李瑩在羽毛球比賽中奪得的冠軍獎(jiǎng)杯?！八軈柡ε叮蛴鹈蚰馨涯猩傻鼓欠N。”杜久林對(duì)記者說(shuō)。
（《科技日?qǐng)?bào)》2020年12月7日第 8 版。）
