2016年08月12日 星期五
罗敏敏:乐观的“杂学家”

    “这位是罗敏敏,他是研究什么的呢,我也不知道他是研究什么的……”王晓东话还没说完,在座的都笑起来。

    5月底,科技部部长万钢、副部长侯建国、北京市科委主任闫傲霜一行来到北京生命科学研究所(以下简称“北生所”)调研。以上情形就是所长王晓东介绍北生所PI代表时发生的一幕。

    被所长戏称不知其研究内容的罗敏敏憨憨一笑。个子不高、皮肤黝黑,架副眼镜,看起来不起眼的罗敏敏是北生所三位资深研究员之一。自2005年起在北京生命科学研究所建立实验室以来,他以通讯作者或第一作者在重要国际学术期刊发表学术论文40多篇,包括多篇《科学》《细胞》《神经元》《美国科学院院刊》等,所发表的论文共被引用约2200次。

    “误打误撞”进入神经生物学

    如今在神经生物学领域声名显赫的罗敏敏本科学的是心理学。“我当时报的是北大的物理专业,分数不够,被调剂到心理学。”罗敏敏说,他当时为此还很是懊恼了一阵。

    但人生就是这样,兜兜转转之间,别有洞天。

    “我在读心理学的时候对人工智能很感兴趣,当时北大有一个视觉听觉信息处理实验室,我在那里跟着沈政老师接触到一些这方面的基础知识。”罗敏敏说。在宾夕法尼亚大学的硕士研究生期间,他想继续人工智能的学习。没想到,两年后,他计算机专业导师的导师身体不适,建议学生换实验室。此时,拿到计算机硕士学位的罗敏敏又申请了神经科学博士。至此,他总算一只脚迈进了神经科学的大门。

    彼时,他跟随博士生导师David Perkel主要做鸟类的鸣唱行为的神经生理机制,随后在杜克大学Larry Katz实验室做博士后,研究哺乳动物嗅觉系统对气味的编码,并在《科学》和《神经元》发表了其研究结果。回国后,他接着嗅觉相关领域的研究。他们发现哺乳动物拥有特殊的嗅觉通路来灵敏地检测空气中的CO2,并研究这些检测CO2的细胞在中枢的投射及如何影响动物的行为。他们还发现,两侧的嗅觉图谱在嗅球水平有精细的连接。这些结果也发表在《科学》和《神经元》。

    “嗅觉很重要,但我想做更高层次的认知方面的研究。”罗敏敏说。在北生所,他有机会探索自己更感兴趣的领域。

    挑战争议几十年的课题

    他瞄准了神经生物领域广泛关注但争议颇大的5-羟色胺。

    “中脑里有一种5-羟色胺细胞。这种细胞非常奇特,它在大脑里投射极端广泛,释放一种神经调节物质叫5-羟色胺,基本每一个神经细胞都接受5-羟色胺的直接影响。”罗敏敏说,5-羟色胺几乎影响到大脑活动和行为的每一个方面,从痛觉、饮食到比较高级的调节情绪、精力、记忆力,再到塑造人生观。抗抑郁药如盐酸氟西汀就是通过提高脑内5-羟色胺水平而起作用的。

    然而,科学家们早已认识到事情远没有这么简单。

    “从最低等的动物到人的大脑里都有这种物质,但是奇怪的是,减少甚至消除大脑里的5-羟色胺,很多时候几乎看不到很明显的行为变化。”罗敏敏说,为什么这种物质如此广泛但减少它似乎又无足轻重,这让科学界很困惑。

    同时,虽然目前抗抑郁等药物均是以5-羟色胺为靶点,但它们是怎样作用于5-羟色胺的,5-羟色胺是怎样在大脑里起作用的,这些都还没有搞清楚。

    “有人认为5-羟色胺是编码惩罚的,有人认为它是控制冲动的,有人认为是编码耐心的,每种说法都有一些证据,但也能被反驳,科学界为此争论了很多年。”罗敏敏说。

    他“大无畏”地选择了这个难度系数很高的课题。

    罗敏敏说,这个课题难点有两个。第一,需要在自由移动的清醒的动物上做实验;第二,动物的每一个脑区有不同类型的细胞,怎么才能确定被刺激和记录的是5-羟色胺细胞?

    他领导实验室运用转基因技术,电生理、光学成像、光遗传学及行为分析等手段,集中探索奖赏、应激、逃跑行为与5-羟色胺神经元及相关的神经环路和细胞分子机制,以及抑郁、恐惧、药物成瘾等神经疾病在神经环路水平上的病理机制及可能的治疗方法,以便为药物治疗相关精神疾病提供线索。

    2014年,他们的成果发表在《Neuron》。最新成果发表在今年1月份的自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志。“我们认为,5-羟色胺细胞是编码‘好的信号’,也就是编码奖赏的。”罗敏敏说,任何事物都有两面性,比如一只小鼠看到一只小鼠,它可能认为对方是伙伴,对它有利,也有可能认为是竞争者,是一种威胁,而5-羟色胺就会提升有利的信号,告诉小鼠,对方更可能对它是有利的。

    听起来有些复杂。罗敏敏继续解释道:“但这可以解释为什么5-羟色胺缺乏时,人会往坏处想,容易得抑郁症。”

    有哪些证据支持他的看法?罗敏敏实验室利用转基因小鼠特异性地标记中缝背核五羟色胺类以及γ-氨基丁酸类神经元,进而通过在体光纤记录(fiber photometry)和光标法(optical tagging)结合的电生理记录揭示不同类型神经元在动物自由运动过程中对奖赏及惩罚信号的反应。这些高难度的记录揭示,多种不同奖赏,如糖水、食物、社交和性行为显著激活五羟色胺神经元,而惩罚信号,如苦味、痛觉则没有激活的效果,但可以激活γ-氨基丁酸类神经元。

    “五羟色胺类细胞除了得到奖赏时被激活,在动物以为将会有奖赏时也会被激活。”罗敏敏说。这些结果进一步为探索中缝背核5-羟色胺类神经元在自然状态下的编码奖赏期待与摄取的行为功能提供了新线索,也为理解五羟色胺再摄取抑制剂在治疗抑郁中的作用提供了理论支持。

    那如何解释在减少5-羟色胺时动物行为没有显著变化?“因为很少有动物是生活在实验室这样单纯的环境下。”罗敏敏说,他们正在设计系列实验,模拟动物的野外生存环境,力求揭示在这些环境下缺乏5-羟色胺所带来的变化。

    罗敏敏还涉及了少有人做的内侧缰核的研究。“我的策略是一方面做很多人在做但一直没搞清楚的课题,如5-羟色胺,另一方面就是做一些现在没人感兴趣的课题,如内侧缰核。”

    “我2009年开始做内侧缰核的时候,没有人知道它是做什么的,它超级神秘。”罗敏敏说,从进化的角度看,一些没有用的核团会逐渐消失,内侧缰核从第一个脊椎动物出现到人都存在,所以它一定是有重要功能的。

    但它到底有什么功能?此前人们对此一无所知。“我们最近将在《Cell》有一篇文章,我们发现,这个缰核与动物在应激状态下做出的反应有关。”罗敏敏说,这类缰核主要告诉动物在不利情况下应该做点什么。如果把这类细胞杀死,动物在应激状态下会僵住不动,而激活它动物就会积极应对。

    “我们也许找到了一个治疗PTSD(创伤后精神障碍)的靶点,为开发相关药物做一些事情。”罗敏敏说。

    此外,罗敏敏实验室还开发了电生理、化学方面的很多仪器。“我们实验室的技术水平国际前沿,这是我们很自豪的。”罗敏敏说,这是因为实验室里有各种人才,有动电子、光学等各方面的。

    每天早上都会告诉自己今天会有大发现

    科研路上,困难是家常便饭。

    最初提出5-羟色胺编码奖赏的文章四处被拒。“别人提了几十年的观点,你一个新手上来就说别人都错了,自然会有很多质疑,但我们后来发出来之后,引用率也很高。”“比如内侧缰核,因为没有人知道它的功能,我们只能一个一个去猜测证实。”罗敏敏猜测这条神经通路和脑内小分子稳态有关,如氨基酸、镁离子、铁离子……学生不断尝试它是否需这些功能有关,然后不断否定猜测。

    很多次之后,学生也开始怀疑老师了。“到最后他们都害怕我告诉他们我的新想法。”

    “我有时候会很兴奋得跟晓东说,我知道怎么回事了,然后过一阵子又说我错了。最后,晓东开玩笑说,你不要跟我说了,说的也是错的。”

    这就是科研,你必须接受他本来的样子。“我们实验室还有很多课题没做出来。”罗敏敏笑称。其中有一个多年未突破的“恐龙课题”,每次有新学生,罗敏敏就会把这个课题交给他们,但这个新生去实验室转一圈,就会有老生告诉他不要碰这个课题。对此,罗敏敏也不以为意。

    “我现在养成一个心态,每天早上告诉自己,今天一定会有大发现,当然了,绝大部分时候会失望地回家,但第二天醒来又满怀希望。”罗敏敏说。

    这也是学生林睿最佩服的地方。“罗老师对我影响最深的就是他非常乐观。他不像个老师,好像从来没有生气过,对我们的工作他大多是提出建议,不会强硬干涉。”他说。

    希望有更多年轻人喜欢科研

    “做科研的人都希望退休时能指着教科书的某一页说,这是我提出来的。”罗敏敏说,如果一直跟在别人后面做,可能论文也能发得很好,但是危险时可能没有一项研究是自己实验室做出来的。

    罗敏敏给人最大的感觉是淡然。介绍研究,介绍成果时,都是淡淡的。人到中年,他已学会将每段经历都当成财富。“我现在总跟学生说,多学点东西永远没有坏处,现在很多人想尽早出成果,特别早就聚焦一个领域,当然这也没什么不好,我想说的是,人生可以多走走多看看,学术道路没有终点,也没有固定的路线,每个人走的路不同。”他说。罗敏敏笑称,自己对生物学懂得很少。“我的分子生物学基本靠自学,多读论文,跟学生讨论。2008年,我参加过美国的一个分子生物学课程,我是唯一一个跟着年轻学生一起学习的教授。虽然有点帮助,但在这方面我还得靠学生。”

    “在分子生物学方面我指导不了学生。学生跟我说实验做不出来,我只好两手一摊,对不起,我也做不出来,你只能自己开动脑筋。好在北生所都是牛人,他们可以去请教别人。”但是他有着对科研全局的把控和掌握,“我会告诉他们哪些需要做,哪些不需要做。我的强项是理解生物学需要哪些技术”。

    罗敏敏要求每天有几个学生和他一起吃中饭。当然,重点是吃饭时的讨论。“我们的话题很广泛,我试图刺激他们去想一些比较大的问题,比如最近我们讨论人是怎么认知时间,我们怎么知道过了多长时间的。”

    他对学生唯一的要求是要把自己当科学家。“我能接受学生的不同性格,但最重要的是对科学有兴趣,对世界有好奇心,有了兴趣你自然会下功夫。”

    他常问学生,你想成为一个科学家吗?“我本科时的同班同学,有不少成了行业的领导,工资最低的肯定是在大学和研究所的。”虽如此,罗敏敏对现在的状态很满意:“做科学有很多乐趣,很多自由。”

    “我希望新一代的年轻人,对科学多一些兴趣,而不是最优秀的人都去念了商科。”罗敏敏最后说。

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