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大脑怎样工作?——饶毅教授追问“行为奥秘”的故事

已有 559 次阅读 2026-3-20 21:59 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦

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饶毅教授(1962-)

你有没有想过,为什么你一看见美食就会流口水?为什么有时候你会突然发脾气,事后又觉得后悔?为什么有些人天生爱冒险,有些人却特别谨慎?

这些看起来“理所当然”的事情,其实都藏着一个共同的谜题——大脑是怎样工作的?

今天我们要认识的这位科学家——饶毅教授,就是一位专门追问这些“行为奥秘”的人。他研究的不是什么遥远星系的秘密,而是我们每个人每天都在经历的事情:我们为什么会做出这样或那样的行为?

01  果蝇“打架”背后的化学密码

2008年,饶毅教授在北大建立实验室后,开始研究一个看似简单的问题:动物为什么会打架?

你可能觉得这有什么好研究的?但科学家不会满足于“因为生气”这样的答案。他们想知道的是:动物的大脑里究竟发生了什么,才让它们产生了打架的冲动?

为了回答这个问题,饶毅教授选择了一种特别的实验对象——果蝇。

果蝇很小,你可能在夏天的水果摊上见过它们。但就是这种不起眼的小昆虫,却是科学家研究大脑的“宝贝”。因为果蝇的大脑虽然只有芝麻粒那么大,但它工作的基本原理和人类有相似之处。而且果蝇繁殖快、生命周期短,科学家可以很方便地研究它们的基因和行为。

饶毅教授的团队发现了一个有趣的秘密:果蝇打架行为受到一种叫做鱆胺的化学物质的影响。你可以把鱆胺想象成果蝇大脑里的“兴奋剂”——当鱆胺水平高的时候,果蝇会变得特别好斗;如果抑制鱆胺的作用,果蝇就会变得很“温顺”。

他们还发现:从小群养大的果蝇,比单独养大的果蝇打架少。为什么呢?原来,群养的果蝇之间会传递一种叫做cVA的“气味信号”,这种信号就像是大脑里的“劝架员”,告诉果蝇:“别打架,大家和平共处”。

这项研究发表在2011年的《自然-神经科学》杂志上。它告诉我们:动物的行为,是有“化学物质”在背后操控的。

02  谁在指挥神经细胞的“方向”?

在果蝇研究之前,饶毅教授在美国做过一项更基础的研究,这项研究让他成为国际知名的神经科学家。

在胚胎发育的时候,我们的神经系统是怎么长出来的?从一个受精卵开始,它要分裂成亿万个细胞,这些细胞还要“走”到正确的位置,然后“连接”起来,才能形成一个完整的大脑。

问题是:这些细胞怎么知道该往哪里走?

饶毅教授发现了一种叫做Slit的蛋白质,它就像是一个“禁止通行”的路标。当神经细胞在迁移的时候,遇到Slit蛋白就会被“推开”,走向别的方向。

这个发现是1999年发表的。更有意思的是,饶毅教授后来发现,Slit蛋白不仅在神经细胞迁移中起作用,还会影响其他细胞的运动。比如,我们血液中的白细胞在发炎时需要移动到受伤的地方,Slit蛋白也能影响白细胞的运动方向。

这说明了一个重要的道理:不同类型的细胞,在移动时可能遵循相似的“导航规则”。就像无论是汽车、自行车还是行人,在路口都要遵守红绿灯一样。

03  画一张大脑的“化学地图”

2019年,饶毅教授提出了一个全新的概念,叫做“化学连接组”。

这个概念听起来有点复杂,但我们可以用一个简单的比喻来理解:

你的大脑里有成千上万的“电话线”,这些“电话线”传递信息的方式是用不同的“化学语言”——科学家把这些化学物质叫做“神经递质”。有的神经递质像是“加油”信号,有的像是“刹车”信号。

以前,科学家们一次只研究一种神经递质,就像只关注一张地图上的某一条路。但饶毅教授说:为什么不把所有的路都画在一张地图上呢?

“化学连接组”就是这样一个概念——把所有的化学信号分子,以及它们对应的“接收器”(受体)放在一起研究,就能看到大脑“通讯系统”的全貌。

为了研究这个概念,饶毅教授的团队花了整整14年的时间,在果蝇身上建立了一整套研究工具。他们改造了上百个基因,制作了数百个果蝇品系,为全世界的科学家提供了一套可以系统研究大脑如何工作的“工具箱”。

这项工作被国际专家评价为“有远见”的“杰作”。

04  睡觉的秘密

我们每个人都要睡觉,但你知道为什么会困吗?睡觉的时候大脑在做什么?

饶毅教授的实验室也在研究这个问题。他们发现,一种叫做五羟色胺的神经递质对睡眠有重要影响。

更神奇的是,在果蝇身上,他们发现一种叫做五羟色胺受体2b的蛋白质,只在果蝇大脑里两对神经元中表达——也就是说,只有4个细胞,就能调控整个果蝇的睡眠!

想象一下:你的身体里有几百亿个细胞,但只有4个细胞的化学变化,就能决定你睡得好不好。这说明大脑的调控是多么精妙,也说明我们距离真正理解大脑还有多么遥远的路要走。

05  不只是科学家

饶毅教授不仅自己做研究,他还为中国科学的进步做了很多事。

2007年,他全职回到北京大学,担任生命科学学院院长。他推动了教学改革,鼓励学生独立思考、大胆提问。

他还和施一公、潘建伟等科学家一起,创办了“知识分子”和“赛先生”微信公众号,向公众传播科学知识。2016年,他参与发起设立了未来科学大奖——这是中国第一个由民间发起的科学大奖。

06  我思,我试,我乐

饶毅教授曾经说过一句话:“我思,我试,我乐”。

这句话是什么意思呢?

“我思”:就是要有自己的想法,敢于问问题。科学家不是简单地背答案,而是要不断追问“为什么”。

“我试”:就是要动手去做,去尝试。光想不做,永远不会有发现。

“我乐”:就是要享受这个过程。科学探索虽然辛苦,但它充满了乐趣。

07  你也可以追问“为什么”

小朋友们,饶毅教授的故事告诉我们:科学家不是遥不可及的天才,他们也是从对世界的好奇心开始的。

你们平时问的那些“为什么”——为什么我们会笑?为什么会哭?为什么会做梦?——这些问题,和科学家问的问题是一样的。

也许有一天,你们中的某个人也会走进实验室,去探索大脑的奥秘,去发现新的神经递质,去解开睡眠的秘密。希望你们能像饶毅教授一样,保持好奇心,敢于问问题,勇于去尝试,享受探索的快乐!



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