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文:中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心 董宇凡
仅以此文表达对吴瑞先生、对科学的崇敬,对一路上扶持我给予我善意的每一位老师和朋友的感谢。未来很长,以此为锚,扬帆起航。
2024年12月12日,于上海。
从2024年元旦节提交申请,愚人节收到复试邮件,劳动节在北大面试,儿童节前夕接到获奖电话,夏天的尾巴在珠江边相聚,直到2024的年末最终写完此篇总结,我们十一个人与吴瑞奖的故事拉开序幕,贯穿了2024这一整年。于我而言,能够成为吴瑞大家庭网络中的一个节点,就像我正在探索的问题——“梦境”一样不可思议。下面我想聊聊与吴瑞奖结缘这一路上带给我启发的那些人和事。
第一篇——我与睡眠研究的结缘
我们最关心的问题是生动的梦境到底是如何产生的。睡眠当中有一个占比少,但非常特别的状态,叫做快速眼动睡眠(Rapid Eye Movement sleep, REM sleep),REM睡眠中,眼球快速转动,常常伴有生动又离奇的梦境,因而通俗称其为“梦境睡眠”。领域内通常认为慢波睡眠(非快速眼动睡眠,Non-Rapid Eye Movement sleep, NREM sleep, 通常又被称为“慢波睡眠”)有助于恢复身体机能,让代谢和能量回到基础水平,而梦境睡眠则负责处理更高级的认知功能。梦境睡眠似乎更多存在于高等的生物中,关于它和梦境的功能都还只是假说,没有定论。心理学家和神经科学家收集了海量的人类梦境报告,并尝试将梦境内容和神经活动模式联系起来,但是结果发现一千个人,能够梦到一千个哈姆雷特。这种高度动态的匹配模式,仿佛让这种研究模式走到了瓶颈期。因而梦境的研究是神经科学领域的一座高山,我们才刚刚走到山脚下。
进入中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(中国科学院神经科学研究所)之后,我很幸运地成为刘丹倩研究员——我师父的第一届学生。当时实验室初建,各种研究平台都需要从头建立,我还记得轮转刚开始做的一件事就是给防震台搭建隔音环境,让小鼠能安心睡觉。我们除了思考课题之外还需要兼职“技术员”和“工程师”,正所谓软(件)硬(件)兼施。我非常感谢师父的信任和手把手的栽培,也许正是在处理各种出人意料的问题过程中,才锻炼到了足够的应变能力和解决问题的能力。
对我来说,走到山脚这条路似乎早就有迹可循。大概是在刚上小学的时候,我经常发现妈妈睡觉时眼皮一直在抖动,心想她一定是在装睡,于是有一次我决定拆穿她:在她耳边悄悄说,天亮啦!结果丝毫没有动静。直到我推了推她,她才突然惊醒:啊呀,我都睡了一觉了,梦还没做完。我尝试了了好多次之后,突然意识到这也许不是偶然,睡觉原来也是可以动眼睛的。当我真正开始研究REM sleep的时候才知道,七十多年前REM sleep正式被发现也是Aserinsky在他儿子身上找到了眼动发生的规律(这我要是早出生一百年不就好了)。
师父一直在培养我们对数据敏锐的观察和归纳能力,进而从这些规律中找到研究的思路。刚开始实验时,我在记录小鼠睡眠时外加了一个红外摄像机拍摄小鼠的侧面部。由于我们不确定头部固定的状态能否让小鼠产生自然睡眠,并且REM sleep的发生是需要经过长期稳定的深度睡眠的,所以通过视频数据我们可以在实验完观察小鼠瞳孔的缩放,判断觉醒的程度以及快速眼动的发生,来简单快速地确定这次实验有没有成功。令人意外的是,我们观察到除了快速眼动之外,还存在一些伴随着的,“偶发”的面部抽搐、胡须摆动。在对数据进行系统分析后发现它们是稳定存在于每一段REM sleep中的。这一现象令我们很兴奋,因为虽然肌肉抽搐(muscle twitch)被认为是REM sleep 的一大典型特征,但研究报道更多认为是一些瞬时、短促发生的事件。而在我们的观察中,这些面部活动是非常丰富且多样的,占据了大部分REM sleep的时间,并且与REM sleep起始有明确的时间差。我们的第一篇工作是建立在这项发现的基础上,找到了REM sleep的两个阶段,并且发现了这两个阶段转换的关键皮层区域。这个发现仅仅只是起步,我们仍然不清楚这些面部活动与梦境有什么关系。但我们的脚步没有停下,借助于高时空分辨率的宽场荧光成像系统,我们能够找到非常稳定发生的皮层神经活动模式,并将对其进行解码和操控,把它们与特定模式的面部活动联系起来。虽然说梦境的汇报是多样的,但大脑的硬件模式不会“骗人”,这许是我们窥探梦境的一个窗口。在动物上的梦境研究,这才刚刚开始。
第二篇——我与吴瑞奖的故事,启幕
在2022年末文章发表之后,研究生处王洋老师和我师父都建议我考虑申请吴瑞奖学金。我当时内心是不太情愿的,因为觉得还为时尚早。对我来说,吴瑞奖是一个非常神圣的存在,我希望我决定申请它的那一天,是内心做好准备的,是对未来明确而坚定的。虽然一开始我尝试进行自我陈述和研究进展的撰写,但自我剖析的过程让我产生了深深的“不配得感”,于是我写完材料之后,把它们又收进了文件夹,决定让自己再沉淀沉淀。
2023年—2024年这段时间我开始探索关于“梦境”功能和机制的各种问题,包括建立研究创造性问题解决——“顿悟”的认知范式,研究致幻和REM sleep之间共同的环路机制、探究REM sleep亚状态调控的局部环路和长程环路机制,同时尝试在人类上找到更接近真实梦境的证据。研究的过程面临非常多的困难,相比与数据驱动的研究来说,有明确假设的研究更容易陷入自设的圈套里。在每个问题的探索中,我逐渐找到了更主攻的方向,在诸多的可能性中选择不做什么,而不是去找做什么。
此次申请吴瑞奖学金,我是抱着拼一把的心态来的。撰写“自我介绍”要求的是真诚地面对自己,真正地开始认识到,我是谁,我在做什么。而“研究进展小结”更重要的是对未来的判断和明晰的思考。很难想象除了申请吴瑞奖学金之外,还有什么机会能够让我坐在面对大马路的星巴克,安静地进行一场深刻地自我剖析和反思。当然,非常感谢在申请提交材料最后关头帮我一遍遍修改、提意见的师父,不吝赐教的张超逸师兄和穆宇老师,非常感谢蒲老师和杜老师的推荐,还要特别感谢周昌阳师兄的引荐。其实对于吴瑞奖的认知,也是始于2020年,在那段封控的蹉跎岁月里,偶然看到周昌阳师兄的一条朋友圈:“很荣幸获得生命科学领域华人博士生的最高荣誉——吴瑞奖”。好奇、惊叹、敬佩,仰望……也许从那时候开始,这个暗暗的决心就已经下定了。
其实在申请之前的一年半到两年时间里,自己曾经在一个低迷的状态里断断续续挣扎了很久。为了走出来,我开始每天设定很早的闹钟,起床后立马到滨江开始跑步。由于从小有哮喘和鼻炎,我是不太能坚持很长时间跑步的。但有一次,或许是“顿悟”的开始,我在思考如何解决信号同步的问题时,不知不觉已经从卢浦大桥跑到了南浦大桥,这让我感受到酣畅淋漓的“爽感”。在这个过程中,能量一点点被找回来了。除此之外,我还会经常背上包,找一座山徒步,在累得只剩下喘气的时候,脑子能想的事就只有脚下的路。同样的一座山,不同的人,不同的时间去攀登,风景都是独一无二的。当我在武功山顶看到一大片白雾被风吹走,留下金黄的草甸和稀疏的背包客的时候,那份感觉不输千篇一律的日出和云海。
(这是和“驴友”们凌晨三点位于新疆伊犁哈萨克自治州伊宁市的托乎拉苏草原上拍下的触手可及的银河星辰)
第三篇——未来,还要攀更多的山,走更多的路
2024年10月25至26日,在广州医科大学,在第十三届吴瑞纪念研讨会上,我们同届的小伙伴们正式开启了第一场盛大的微信好友线下见面会。大家研究的问题天差地别,从微观的信号转导通路到组织干细胞,再到机体免疫系统以及神经环路,从小分子工具到大工程应用,从动物到植物,多样性不可言喻,每天都能畅聊到深夜。这次会议上见到了诸多前辈,我要特别感谢田烨老师、岳锐老师、刘鼎师兄、曾健智师兄等各位老师和获奖人的建议和帮助,不仅是科研上,更多是在对未来的判断和心态的调整上,让我有了更明确的认知和更清晰的方向感。从大家身上真切感受到了“热爱,可抵岁月漫长”。吴瑞大家庭是个“乌托邦”一样的存在,我愿意把吴瑞奖等同于对科学的纯粹和奉献,希望自己能够用毕生的努力去配得上这份荣誉。
番外——
在广州塔下人声鼎沸的琶醍啤酒街,辛辛那提大学的管俊林老师给我们讲了他的许多故事。1991年他的实验室发现在NIH3T3细胞里有一个全新的120kD蛋白质,在被胰蛋白酶消化悬浮的时候迅速去磷酸化,一旦附着到有纤连蛋白的基质上又能迅速磷酸化。在随后的1992年,他们将这个pp120 鉴定为一种受细胞粘附和致癌转化调控的新型酪氨酸激酶 FAK。虽然pp120的最初发现发表在Cell Regulation上,但这却是整合素信号分子转导领域开创性的一笔。后来的几十年间,管老师一直在深耕这个领域,并把基础的研究发现推广到癌症和药物制备等各个应用层面。
其实优秀的人真的都有一个共同的特点,那就是长久、长久的坚持。
与大家共勉。
作者简介:董宇凡,2024年吴瑞奖获奖人,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(中国科学院神经科学研究所)博士研究生,主要研究方向是快速眼动睡眠中的大脑皮层活动动态和梦境行为表征。
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