由上海市科协主办，上海市科普作家协会、新华网“科普中国——科技前沿大师谈”、上海市科普事业中心等承办，《文汇报》社、《上海科技报》社、《世界科学》杂志社等协办的“解读科学类诺贝尔奖（2021）”系列科普报告会第一场——“解读2021年诺贝尔生理学或医学奖——他们破解了人类的痛觉和触觉机制”近日在上海科学会堂举行。中科院院士、神经生物学家杨雄里担任主持嘉宾，复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室课题组长、上海市高校特聘教授唐逸泉研究员担任主讲嘉宾，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员、听觉系统发育再生研究组组长刘志勇担任互动嘉宾，资深科普写作者、深究科技CEO叶水送担任媒体嘉宾，他们从各自的视角出发，对今年获奖项目的研究方法、探索过程、前景及其中包含的科学思维和科学精神进行了解读。

诺贝尔生理学或医学奖青睐与人类感觉系统相关的研究

几千年来，自身是如何感知所处环境的问题，一直激发着人类的好奇心。北京时间 2021 年 10 月 4 日17 时 30 分许，美国生理学家戴维·朱利叶斯（David Julius）和美国分子生物学家阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）因“在发现温度和触觉感受器方面作出的贡献”获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。

唐逸泉研究员向大家介绍，古希腊哲学家亚里士多德最早提出人有视觉、味觉、听觉、嗅觉、触觉等五感。科学家对人类的感觉则有各种各样的看法，他本人比较认同1932年诺贝尔生理学或医学奖得主查尔斯·斯科特·谢灵顿的看法。这位英国爵士在1906年时，把自己之前两年在耶鲁大学做的10个讲座整理成了一本经典著作——《神经系统的整合行为》，在其中将感觉分成了外感觉、内感觉和本体感觉3大类。其中，外感觉指人们对于外部世界的感觉，包括亚里士多德所说的五感以及我们对于温度、伤害性感受等的感觉；内感觉指人们对于身体内部的感觉，包括对于渴、饿、饱、恶心、疲劳、心跳、尿意、呼吸、血压、体温、内脏和疼痛等的感觉；本体感觉指我们的肌肉、肌腱、关节对于我们身体的姿态、位置、运动的感觉，包括运动感觉、负重感觉、位置感觉和压力感觉。比如当我们把眼睛闭上时，摸到自己的鼻子和嘴巴的能力，就属于本体感觉。除此之外，唐逸泉认为还有一种平衡感觉，即由视觉、前庭平衡觉和本体感觉共同维持的平衡感觉。比如当我们蒙上眼睛单脚站立的时候，会觉得比不蒙眼睛时要困难得多，这正是因为我们的视觉也参与到了维持我们平衡的能力中。

历史上，诺奖评委会就比较喜欢将诺奖，特别是诺贝尔生理学或医学奖颁给与人类的感觉系统相关的研究工作，如视觉研究领域就是特别受青睐的一个领域。在过去120年（包括今年）中，已有7次诺奖颁给与感觉系统有关的研究工作，其中第一次是在1911年，颁给了瑞典人阿尔瓦·古尔斯特兰德关于眼睛屈光学的视觉研究工作。1914年，奥地利的罗伯特·巴拉尼因“在前庭器官的生理学与病理学研究上的工作”获奖。1961年，美国科学家盖欧尔格·冯·贝凯希因“发现耳蜗内刺激的物理机理”获奖。1967年，3位科学家因“发现眼内视觉的初级生理和化学过程”而获奖。1981年，大卫·休伯尔和托斯坦·尼尔斯威泽尔因“对视觉系统中视觉信息处理研究的贡献”获奖。

在嗅觉领域，2004年，美国科学家理查德·阿克塞尔和林达·巴克由于发现了气味受体和嗅觉系统的结构组成、阐明了嗅觉系统的工作原理而获得诺贝尔生理学或医学奖。

听觉领域的研究进展相对缓慢。虽然1961年的诺贝尔生理学或医学奖就已颁给研究与听觉相关的盖欧尔格·冯·贝凯希，此后的分子生物学研究中，科学家们却一直无法完全确定听觉的受体蛋白基因。据悉，刘志勇博士的实验室从事的正是听觉研究，他对探索感知声音压力的声音受体所在的位置非常感兴趣。

新发现的两类分子受体的功能远不止参与温度感觉和触觉

关于温度与机械刺激是如何在神经系统中转化为电信号的，今年的两位诺贝尔生理学或医学奖得主给出了答案。戴维·朱利叶斯利用辣椒素来识别皮肤神经末梢上对热做出反应的感应器。阿登·帕塔普蒂安利用压力敏感细胞发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感应器。这些突破性的发现引发了激烈的研究活动，使得人们对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解迅速增加。唐逸泉指出，尽管今年的奖项是颁给在发现温度和触觉感受器方面作出的贡献，实际上这两位科学家发现的两类分子受体的功能远远不止参与温度感觉和触觉。包括人们的疼痛感觉、本体感觉等，都会受到这一发现的调控和影响。此次与受体分子TRPV1和机械力感知蛋白Piezo2相关的研究能得奖，很大程度上是因为这两者的结构都已经被阐释得很清晰，大家已经很明白其工作原理。从这个意义上说，我国清华大学肖百龙团队所做的阐释工作对于这次奖项颁给触觉领域是有影响的。

科学大师周围涌现出一批出色人才的现象很常见

戴维·朱利叶斯1955年出生在纽约，他的博士导师是2013年的诺奖得主兰迪-W. 谢克曼，而兰迪- W. 谢克曼的博士导师以及他的导师的导师，都是诺奖得主。戴维·朱利叶斯后来到哥伦比亚大学做博士后研究时的导师理查德·阿克塞尔正是2004年因发现嗅觉受体而得到诺奖的其中一位科学家。1990年，戴维·朱利叶斯从美国东部到了西部的加州大学旧金山分校建立自己独立的实验室，开展独立研究。

相比之下，出生于战火纷飞之地黎巴嫩的阿登·帕塔普蒂安，经历就要坎坷许多。黎巴嫩从1975年到1990年都在内战，因此阿登·帕塔普蒂安在上大学时被军队抓捕、关了几个月。从监狱被释放后，他全家作为难民到了美国。到美国第一年时没有什么收入，阿登通过帮披萨店送披萨或为报纸写一些关于占星术的文章挣生活费。幸运的是，第二年他就拿到了加州大学洛杉矶分校的录取通知书上了大学。阿登原本的计划是大学毕业后当医生，但因为美国考医学院的竞争非常激烈，为了得到大学教授的推荐，他去了一个生物研究实验室做研究助理，以给教授留下好印象。那位教授安排了一个学生带阿登。后来阿登从那个学生那里了解到，如果读博士的话，每个月可以得到1000美元的生活补助，于是他转而申请读加州理工的生物学博士，又去了加州大学旧金山分校做博士后，之后到位于南加州的斯克里普斯研究中心建立了自己独立的实验室。

结合获奖者的经历，杨雄里院士指出，在一位大师周围建立起出色的研究队伍、涌现出出色的人才，这样的氛围在科学史上非常常见，如大家所熟知的杨振宁和李政道，就是这样成长起来的。对于绝大多数研究人员而言，尽管亲身得到大师培养的机会并不多，学术传承多少是存在的。在一个优秀的实验室里，科学大家对学生的熏陶和训练体现在每天和他们进行的谈话中、每天对他们实验新进展的关注和分析中，这很大程度上会影响年轻的科研人员探索问题的思路和研究的方向。

“并非所有的问题都能一下子讲明白”

杨雄里院士认为，就科普而言，在一定层面上，科学家可以把一些比较复杂、深奥的问题讲得深入浅出，但并非所有的问题都是如此。比如不同类型的电脉冲产生不同的感觉，但这并不能靠肉眼看出来。此次获奖的研究中，为何TRP通道产生的电流引起的是触觉或温度觉，而有些离子通道上去的电流最后产生的却是视觉？这个问题的高深度，杨院士本人就觉得很难向人解释，在他看来，这正是眼下神经科学面临的很大挑战之一——人们的感觉是不一样的。“我曾经看过一些科普书，以我的文化水平也没有看明白，倒是原始的内容，我看明白的多一些。”杨雄里院士表示。

    就现场听众关于“这一发现在临床上到底有什么用？”的问题，唐逸泉研究员介绍，目前相关研究虽然还没有完全通过临床三期的上市药物，但其实许多OTC药物中已经包含了可以调控TRP通道的天然成分。如TRPV1同时也是调控温度的分子受体，针对TRPV1的药物，有些能让病人产生高热症状，有些则会让病人处于低温状态，因此药物开发需要非常严谨。对此，杨雄里院士也认为，在慢性病中，可能有辣椒素受体在起作用，但要真正有效地通过调节靶点来发生作用，情况很复杂，解决了某一方面的问题，可能同时也会导致出现另一方面的副作用。利用新的科学发现在现实中推动医学的发展，需要时间过程。