物理学科背景的脑科学研究者
2001年,江苏姑娘张嘉漪高中毕业,参加了国家教育部和香港教育局联合主办的交流项目,前往香港浸会大学就读本科。自然科学的魅力吸引着她选择了物理专业。半年后她前往美国。2009年,她从美国布朗大学获得博士学位。之后,在耶鲁大学神经生物学系进行博士后研究工作,在此期间,她获得了Brown-Coxe 学者基金。
本科到博士期间,张嘉漪从事物理研究。在博士期间将研究方向从数理慢慢地转到神经生物学领域,直至现在,她已独立带领她自己的团队,钻研光遗传学技术在神经活动在感觉图样的发育和形成中的运用,开发神经科学领域的新技术。因为在生物界内,脑是如此的神奇复杂,对有着极强好奇心的张嘉漪来说充满魅力,使得她毫无顾虑地一头扎进了光遗传技术和脑科学的研究。
巧合的是,光遗传技术之父,美国科学家艾德?博伊登也是被人脑的秘密所吸引,从物理学转而研究生物学。2004年8月4日凌晨,博伊登在实验室把培养过的神经元放到显微镜下,观察它对光的反应。令他大吃一惊的是,当蓝光闪过,他所修订的第一个神经元就做出了准确反应。这让他找到了精确开关神经细胞的钥匙——光,也让他成为了“光遗传学”技术的创始人之一。这次经历被博伊登记录在了其以第一人称写的文章《光遗传学的历史:开发用光控制大脑的工具全过程》中,该文成为光遗传学科的珍贵原始资料。
何谓光遗传学?简单来说就是用光来控制大脑神经细胞。这项技术于 2006年开始用于神经生物学,与飞速发展的基因技术相结合,使得研究人员可以控制指定基因表达类型下的细胞活动。由于光遗传学的破天荒意义,《自然》杂志在2010年将其列为“年度最受关注科技成果技术”。
这项技术给了当时还在布朗大学攻读博士学位的张嘉漪灵感,她看出光遗传学技术不仅有趣,而且有用,能够实现之前无法完成的研究。为此,她开始与斯坦福大学此技术的发明组合作,致力于开发应用于光遗传的光电极新技术。她还与耶鲁大学的研究人员运用光遗传学技术,通过小鼠实验,发现了神经生物学的新规律,以文章第一作者的身份将研究成果发表在《自然——神经科学》杂志上。
光遗传学技术是一项新的技术,使得张嘉漪在研究中遇到棘手问题时常常无例可循。这时,在美国接受的科学训练就给了她极大的帮助。在美国,学生在学习一到两年后就被要求独立地完成从搜集资料、做实验到完成项目的一系列工作,遇到问题时就主动找办法解决,而导师只提供一些意见。长期的科学训练成就了张嘉漪独立解决棘手问题的能力。
“选择更有发展前景的研究领域”
在耶鲁大学的实验室研究期间,张嘉漪的主要研究成果发表在Nature Neuroscience, Nano Letters, Biomaterials 等期刊上,被Nature, Annual Review of Neuroscience, Nature Neuroscience,Neuron, Nature Protocol, Proceedings of the National Academy of Sciences等期刊的文章引用,并被Nature Neuroscience (News and Views), Nature Photonics等期刊及Yale University News突出报道。2012年她选择和丈夫一起回国,开始在我校脑科学研究院担任课题组长和研究员。时隔十多年,张嘉漪回到了这片生她养她的国土。
她十分看好生命科学在国内的发展前景。“近年来国家在自然科学研究领域的投入加大。从事生命科学研究,是在一个能锦上添花的地方进行?还是在一个更有发展前景的地方进行?在选择时我选了后者。”她说。
在张嘉漪看来,除了中国科学院之外,万博体育客户端app下载生科院的神经科学研究在国内大学排名首位,整体研究能力出类拔萃。“而且万博体育客户端app下载脑科学研究院的科研环境和氛围给我的感觉挺好的。”张嘉漪如是说。
在国内工作近一年,虽然研究环境与国外相似,但是张嘉漪身上的担子却重了不少,她不仅仅忙着做实验、研究具体项目。担任实验室负责人和课题组长的她现在更多考虑的是整个实验室的发展方向、具体的课题安排以及如何解决课题进展中遇到的问题。
她每天大部分时间待在实验室工作,大到制定实验室的课题方向、准备材料申请科研经费,小到确认哪些实验需要什么试剂、耗材,搭建新订购的仪器。每周她还参加实验室的例行会议,与学生们讨论国际上新发表的前沿文章,跟学生交流提供实验意见。每每有一个新的课题方向,她就要做大量的实验来验证可行性,教学生做实验以完成项目。另外,她每天要阅读文献,知道国际上最新的实验进展,从中获得启发。
接受采访时,张嘉漪正在写一份项目的计划书。她说起国之初,由于太久没有用中文写长篇文章,她一度需要借一本汉语字典,上网打开百度翻译,把想说的英文翻译成中文。“第一份(中文)计划书的语言不通顺,但现在好一点了。”她说,“实验室刚成立不久,我现在主要的目标就是争取时间,保证这些项目顺利发展,早出一些研究成果。”
张嘉漪的实验室以光遗传学技术为主,她希望通过这个技术解决精神疾病相关的问题,如抑郁症、癫痫病等这些在临床上还没有较好治疗方法的疾病。同时解决基础领域的问题,了解神经环路的基本构造和工作原理。但她也深知“一个实验室的能力是有限的,我们还是希望解决在这个大范畴某一领域的具体问题”。
现在她将关注重点放在了视觉系统,一方面探究视觉系统里面的环路的工作机制,比如视觉系统如何整合和处理不同的视觉信息,着重于信息如何从视网膜传递到视觉中枢;另一方面,尝试建立多发性硬化症小鼠视觉系统模型,从而研究这个疾病是如何发生发展的。这些研究工作都还刚刚开始,也将成为她和实验室未来工作的重点。为了进行这些研究,她积极开展与其他实验室的合作和申请项目经费,先后与韩国国立首尔大学的一个神经工程实验室、香港一个研究神经系统理论的实验室等建立合作。实验室项目“神经活动对小鼠眼优势发育的影响及其机制”入选2012国家自然科学基金项目。
回国之初,张嘉漪曾接受过《北京科技报》、《中国青年报》的采访,介绍光遗传学技术。后来一位抑郁症患者打电话向她咨询这项技术有没有临床的应用。从这件事上,张嘉漪感受到科普的重要性。让更多人了解到这项技术和这个工作,不仅可以帮助早日推进该项技术在临床上的应用,而且可能吸引更多青年投身自然科学研究领域,为今后中国科技产业提供人才支持。