文 ｜ 《中國科學報》 見習記者 趙宇彤

如果把大腦比作一座繁華的都市，那么每個角落都有一群默默奉獻的“人”，共同維持著這座都市的活力與秩序。

作為人體內(nèi)最精密、最復雜的器官之一，大腦里藏著許多不為人知的秘密。百年來，科學家探索大腦的腳步從未停歇，希望能夠揭開“最強大腦”的神秘面紗。

近日，神經(jīng)生物學家、北京腦科學與類腦研究所所長羅敏敏團隊發(fā)現(xiàn)大腦中的星形膠質(zhì)細胞釋放化學遞質(zhì)的分子機制，首次為膠質(zhì)細胞的化學傳遞提供了直接的體內(nèi)證據(jù)。相關研究成果發(fā)表于《分子精神病學》。

“真正重要的工作一定伴隨著爭議，失敗的概率是99.9%。”羅敏敏告訴《中國科學報》，也正是在質(zhì)疑聲中，他帶領團隊攻克了一個個腦科學領域的重大難題。

羅敏敏（左）與同事討論科研工作。受訪者供圖

發(fā)現(xiàn)真正的“快樂密碼”

如果你發(fā)現(xiàn)科學界的主流觀點可能是錯誤的，會怎么做？

這曾是擺在羅敏敏面前的一道難題。過去30余年里，神經(jīng)科學領域普遍認為多巴胺是觸發(fā)大腦獎勵機制的開關，多巴胺的釋放會讓人感到開心、愉悅。

事實真是如此嗎？經(jīng)過實驗觀察，羅敏敏有了新看法。

他發(fā)現(xiàn)大腦內(nèi)存在著平行于多巴胺的獎勵系統(tǒng)——5-羥色胺系統(tǒng)。5-羥色胺是大腦中的一種神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，幾乎能影響大腦活動和行為的各個方面。

“當時大家認為多巴胺與獎賞有關，而5-羥色胺是抑制獎賞，也就是編碼懲罰的?！绷_敏敏說。然而通過觀察，他認為5-羥色胺也是編碼獎賞相關的正面情緒的重要因素，多巴胺影響的則更多是行為動機。

毫無疑問，這一沖擊主流觀點的結(jié)果，遭到了長期的質(zhì)疑與批評。該怎樣證明這一研究成果的正確性和可信度？羅敏敏團隊開始了漫長的探索。

“我們第一篇論文發(fā)表時，并沒有明確證明5-羥色胺細胞在獎賞機制中的作用，比如5-羥色胺細胞是怎樣被激活，又是如何影響其他細胞的。針對這些關鍵細節(jié)，我們展開了一系列研究?！绷_敏敏告訴記者，當神經(jīng)細胞被激活后，細胞膜上的鈣離子通道打開，細胞內(nèi)鈣離子濃度上升，熒光指示劑相應發(fā)生變化。那么，是不是可以通過關注熒光指示劑的反應來推導神經(jīng)細胞是否被激活？

“當時很少有人能檢測在清醒動物行為中腦區(qū)內(nèi)的特定類型神經(jīng)細胞發(fā)生了哪些變化，但如果把神經(jīng)電生理信號轉(zhuǎn)化成光學信號，就輕松多了?！绷_敏敏說。

說干就干。他帶著學生設計、搭建了一套光纖記錄系統(tǒng)，驚喜地發(fā)現(xiàn)并捕捉到5-羥色胺被激活的過程，還準確揭示了大腦內(nèi)任一類型細胞在行為中的神經(jīng)生理信號。

5-羥色胺除了在得到獎賞時會被激活外，在動物以為有獎賞時也會被激活。基于這些數(shù)據(jù)，羅敏敏進一步證明了5-羥色胺才是大腦內(nèi)真正的“快樂密碼”，也為5-羥色胺再攝取抑制劑應用于抑郁癥治療提供了理論支持。

“這是全球首套商業(yè)化的光纖記錄系統(tǒng)，現(xiàn)在也是從事神經(jīng)科學研究的標準工具?！绷_敏敏自豪地說，“這是典型的交叉科學。很多研究生物的不懂光學，研究光學的又不懂生物，我們把二者結(jié)合在一起，才開發(fā)出這一系統(tǒng)。”

“半瓶子醋”的“雜學家”

記者面前的羅敏敏，一位個頭兒中等、架副眼鏡，看似其貌不揚的中年人，卻是神經(jīng)生物學領域?qū)嵈驅(qū)嵉摹按罄小?。?005年在北京生命科學研究所建立實驗室以來，他以通訊作者或第一作者身份在重要國際學術期刊發(fā)表近百篇學術論文，是首位被邀請在美國神經(jīng)科學學會年會作大會報告的中國科學家。

交叉，是羅敏敏身上最顯著的特征之一。

“我就是'半瓶子醋’?！彼χ{(diào)侃。讀大學時，本來心儀北京大學理論物理專業(yè)的羅敏敏，卻意外被調(diào)劑到心理學專業(yè)。

“我覺得這是一個'完美’的'錯誤’。”羅敏敏說，正是這段經(jīng)歷，讓他有機會發(fā)現(xiàn)真正的興趣。得益于北京大學自由的選課制度，羅敏敏選修了生物系、計算機系、電子系等其他學科的課程，在跨學科的學習中，開始做真正感興趣的事。

后來，在美國賓夕法尼亞大學深造期間，羅敏敏更是貫徹了跨學科的想法。

“我當時并不清楚想做哪個領域，所以輪轉(zhuǎn)了5個不同的實驗室。”羅敏敏告訴《中國科學報》，當輪轉(zhuǎn)到最后一個實驗室時，起初實驗室負責人、神經(jīng)學家David Perkel不敢要一個既懂心理學又搞計算機，卻沒有生物基礎的學生。但在羅敏敏的堅持下，Perkel還是帶著他做了一些神經(jīng)細胞電生理記錄。

“我可以直接看到神經(jīng)細胞活動和動物行為的關系，這才是我真正喜歡的?！绷_敏敏說。自此，他一只腳踏進神經(jīng)科學的大門。相繼取得賓夕法尼亞大學計算機科學碩士、神經(jīng)學博士學位后，羅敏敏又來到美國杜克大學Larry Katz實驗室開展博士后階段研究——哺乳動物嗅覺系統(tǒng)對氣味的編碼。

2004年，羅敏敏決定回國?！斑@是我人生最重要的一個決定，也是最好的一個決定?！?/p>

回國后，羅敏敏趕上了中國神經(jīng)科學蓬勃發(fā)展的20年。作為這波科技浪潮的參與者和建設者，羅敏敏不斷拓展著自己的科研邊界。

“有時我們做一些與分子生物學相關的研究，學生們苦惱地跟我說看不懂，我說我也不會?！绷_敏敏說，“2008年，我跑到美國冷泉港實驗室，學了一個暑假的分子生物學，成了班上年紀最大的學生?！?/p>

在羅敏敏看來，雖然只有“半瓶子醋”，但也“夠用”。“至少我能聽懂學生做了哪些工作，也能讀懂這方面的論文。慢慢地，我們從分子生物學角度開發(fā)了一些新的科研工具，對我們整體的實驗進展有較大幫助。”

“失敗是生活的一部分”

在大家的印象中，無論遇到什么困難，羅敏敏總是樂呵呵的。

“為什么有些人總是很快樂，有些人總是不快樂？其實主要在于你怎么看待未來?！绷_敏敏說，“只要你相信未來有希望，就算現(xiàn)在有困難又怎么樣呢？”

正是這樣的心態(tài)支撐著羅敏敏跨越科研路上的一道又一道難關。

“真正探索性的科學，全世界沒有人知道答案。只要你接受失敗是生活的一部分，就不會因為一個美妙的猜想被證明是錯的而變得郁郁寡歡。”羅敏敏笑言，“當某一天，你成了全世界第一個知道答案的人，這種快樂會支撐你很長時間?！?/p>

對羅敏敏而言，對未知事物的好奇心，以及持續(xù)的探索發(fā)現(xiàn)，是他“真正的快樂”。

“我每天早晨都很開心，說不定今天就能知道答案了。如果沒有，那就明天再來?！绷_敏敏說，他沒有午睡的習慣，一般早晨7點半出門，一直工作到晚上7點半，每天工作近12小時。高強度工作外，他把時間都投入了家庭。

羅敏敏也觀察到，現(xiàn)在的節(jié)奏越來越快，大家都急著發(fā)論文，反而失去了科研的樂趣。所以，在學生培養(yǎng)上，羅敏敏更重視引導學生發(fā)現(xiàn)自身興趣，主動探索求證。

作為見證了我國神經(jīng)科學20年發(fā)展浪潮的“老將”，羅敏敏從未放慢腳步。

“現(xiàn)在，腦機接口已經(jīng)成為面向未來的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其中一些關鍵環(huán)節(jié)還面臨嚴峻挑戰(zhàn)?！闭f到這里，羅敏敏收起了笑容，“隨著我國腦科學的發(fā)展，我希望大家能保持開放的心態(tài)，把準宏觀方向，不要害怕犯錯，不斷發(fā)現(xiàn)問題、修正問題，這樣才能越走越遠?！?/p>

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https:///10.1038/s41380-024-02851-8