李莹:揭开大脑“清道夫”的另一面
李莹在实验室 李莹供图
在自然界,大多数哺乳动物都能处理各种社会信息,产生交配、打斗、育儿、捕食以及逃跑等社会行为。大脑是如何对各类社会信息进行编码的?这是李莹在寻找的答案。
见到李莹时,她正拄着双拐。前段时间,她打羽毛球伤了膝盖,刚做完手术。虽然行动不便,但在工作日,她还像往常一样,驱车十几公里,到位于北京市昌平区科学园路的北京脑科学与类脑研究中心上班,那里有她的实验室、博士生,当然,还有很多等着她去挑战的难题。
在自然界,大多数哺乳动物都能处理各种社会信息,产生交配、打斗、育儿、捕食以及逃跑等社会行为。大脑是如何对各类社会信息进行编码的?这是李莹在寻找的答案。
寻找之旅不平坦,会有困难,亦会有跌倒,但李莹不畏惧。
“我讨厌‘困扰’这个词,因为‘扰’就好像被什么东西缠住了,想要摆脱掉。我更喜欢‘挑战’这个词,它很积极,困难都是可以克服的。”采访当日,李莹对科技日报记者说。
对大脑“一见钟情”
2003年9月,李莹成为南京大学生命科学学院的一名本科生。当时,李莹的同学多数都选了植物学、动物学等方向,她却选了相对小众的生理学。
在第一堂神经解剖课上,李莹头一次看到大脑切片,并被它深深吸引。大脑分左、右两个半球,它们表面有很多下凹的沟,沟之间有隆起的回。看着眼前的大脑切片,李莹慨叹道:“漂亮!像迷宫一样迷人。”
不仅是结构,大脑的颜色也让18岁的李莹着迷。“在没有染色的情况下,灰质真的是灰色的,白质也是白色的,黑质是暗的……这些命名真有意思。”她说。
最令李莹感到神奇的,是大脑的这些部分与人类的意识、情感、行为的密切关系。“当时我就在想,大脑为什么会思考?”她回忆道。
好奇心被点燃,李莹一头扎进了神经生物学的海洋。大三暑假,她来到中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所实习。“那里氛围很自由,我第一次感受到做科研是什么。”李莹说。
为了完成本科毕业设计,2006年李莹再次来到中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所,跟着该所研究员杜久林学习。
在杜久林的记忆里,李莹胆子很大。“多数人偏向于做风险较小的研究,或者看别人做了什么就跟着做,这样容易出成果,但缺少原创性和开拓性。可李莹不是,她胆子很大,不害怕未知。她本科到我实验室进行暑假实习时,我就想把她留下。”杜久林说。
轻松掌握高难技术
2007年,李莹成为杜久林的“入室弟子”。
当时,杜久林团队正在以斑马鱼为模式动物,开展神经功能方面的研究。斑马鱼身长3厘米到4厘米,全身布满多条深蓝色纵纹,成群游动时如奔驰的斑马群。
在早期,斑马鱼主要被用于发育生物学研究领域,鲜被用于脑功能研究领域。但在神经学研究中,斑马鱼作为模式动物有两个突出的优势:一是幼鱼透明,可以用注射荧光染料或转基因的方法,通过成像实时观察其神经系统的活动;二是可以在清醒的斑马鱼身上,利用电生理技术,记录斑马鱼神经元的电活动。
小鼠的神经元细胞直径约为5微米,电极直径约为1微米。在显微镜下,用电极尖端吸住细胞,然后形成全细胞记录,这是电生理技术的基本功。
而斑马鱼神经元细胞体积大概是小鼠神经元细胞体积的1/50,操作起来难度很大。能干净利落地吸住细胞就很厉害了,还要长时间保持稳定状态,更难。目前,在国际上也没有多少人能熟练掌握这项技术,但当时李莹很快就学会了。
解决了这个难题,李莹又奔向了下一个。
小胶质细胞被誉为脑中“清道夫”,是中枢神经系统中的免疫细胞。除了免疫功能,小胶质细胞还具有生理功能吗?李莹一头扎进这个无人问津的课题。
这个课题就像团迷雾,看不清去路,但胆大的李莹勇敢上路。她要做没人做的事,她坚信只要用正确的方法,一定能有突破。
无数次尝试后,李莹发现,小胶质细胞不仅具有免疫功能,还有调节神经互动的生理功能。