作者:李晨阳 王兆昱 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/7/21 20:29:23
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网红博后发《科学》!希望激励更多女生做科研

 

7月21日凌晨,张安琪“闷头”做了5年的研究在Science上发表了。今年刚满30岁的她,身兼这篇论文的第一作者和通讯作者。
这个名字,和这张明媚的笑脸,可能会让你感到有一点点熟悉。没错,10年前,她曾以“门萨女孩”“复旦学霸”的称号走红网络。19岁实现经济独立,“月入5万”成为许多同龄人耳熟能详的励志传奇。

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张安琪
童话般流传的故事随着她本科毕业戛然而止。那年,她赴美国哈佛大学读博,自此很少再在社交网络上发声。

时隔多年,如今张安琪在斯坦福大学化学工程与生物工程系做博士后,师从鲍哲南和Karl Deisseroth两位教授。在接受《中国科学报》采访时,张安琪说,这项研究让她真正体会了独立科研,“不仅亲力亲为做实验,还要协调整项研究、向外拓展合作。这段经历,对我之后建立自己的实验室也是很大的助益”。

不用开颅即可植入大脑的探针,或将造福患者

世界卫生组织预测,到2040年,神经退行性疾病将会取代癌症,成为人类第二大致死疾病。
这是由于神经退化而导致患者功能障碍的一类疾病,典型的有帕金森综合征、老年痴呆症、渐冻症、亨廷顿舞蹈症等。
然而面对这些疾病,人类迄今能做的事情非常有限。
张安琪的这篇论文,可能为人类对抗神经退行性疾病的武器库,增加一柄小巧而轻灵的“宝剑”。
她带领团队开发了一种“比头发丝还细”的血管内神经探针,可植入啮齿动物大脑中直径100微米以下的血管中,由于质地柔软,不会对大脑或血管造成任何损伤。
更令研究人员欣喜的是,该探针的免疫反应极小,且能在体内长期稳定存在,很有希望用于检测和干预神经系统疾病。           

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Science论文
在这项研究成果出现之前,脑机接口技术被广泛应用于神经系统疾病的诊断治疗中。成熟的脑机接口装置主要有两种类型,但它们各有局限性。
第一类是大家常说的“脑电图”,就是将电极放在头皮外面,检测大脑中的信号。这种方法是无创的,但只能检测脑内的一个平均信号,无法精确到每个神经细胞的信号。
第二类装置则是需要进行开颅手术植入脑内的“深部电极”。它能做到精确检测每个细胞不同的电信号,但对病人的伤害较大。很多病人根本不愿接受开颅手术,所以深部电极很难在临床上推广。
那么,有什么方法可以既保证精度,又不伤害病人的脑部组织呢?这是2018年时,25岁的张安琪头脑中反复回想的问题。
彼时她正在哈佛大学读博,师从著名教授Charles Lieber。脑机接口是当时实验室的研究方向之一。而Lieber实验室所擅长制作的柔性电极,相比于传统的金属电极,能大大减少对大脑的伤害。

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张安琪与Charles Lieber
张安琪把实验室的这些优势方向结合在一起,希望能设计出不需要开颅,就能定向植入大脑特定位点的柔性探针。
她从心脏支架植入术获得了灵感。这种手术在临床上已经非常成熟,不需要开胸,只需要在腿部或手臂开一个小口,沿着蜿蜒的血管,就足以把支架送到心脏中去。
“这个操作对装置的设计要求很高,因为血管很长很细,而且是弯弯曲曲的。特别是动脉,还一直在跳动。”张安琪告诉《中国科学报》,“这就要求放进去的柔性电极不能太硬也不能太软,太软会在血管里卷作一团,阻塞血流而导致中风;太硬则会伤害血管壁。因此,调节这个装置的力学性质就是工作成功的关键。”

明确了研究目标,找准了突破方向,张安琪开始了漫长而艰难的实验。

独挑研究大梁,她自己找合作者

在此之前,类似研究采用的实验动物,都是像羊这类的大型动物。
张安琪给自己提升了难度等级,她选择大鼠作为实验动物。大鼠的脑部血管更加微小精细,对柔性探针的大小、灵活性和操作的精确性等都提出了更大的挑战。如果实验在大鼠上能成功,那么未来应用于人体无疑会更加容易。
“你看,我设计的这整个装置比头发丝要细一些。放大来看,形状就像羽毛一样。中间是比较硬的一条丝,叫作导丝,控制着整个装置的力学性质;周围则是网状结构,是比较软的部分。”张安琪在电脑屏幕上细致地向《中国科学报》解释着。
把这个探针放入充满生理盐水的导管中,用注射器注入大鼠的颈部,就可以将其输送至大鼠的大脑底部。在这里,探针会遇到一个“向左走or向右走”的难题。
向左走,是大脑中动脉(MCA),通往大脑皮层;向右走,是大脑前动脉(ACA),通往嗅球。可探针上没有方向盘,要怎么才能实现精准定向呢?

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实验示意图
张安琪想到,这两条血管的弯曲角度不同,或许可以通过改变导丝的粗细来调节探针的弯曲程度,从而让探针自行找到最适宜通过的转弯。经反复实验,她找到了导丝最适合的两个宽度,分别是25微米和75微米。这样,两根“羽毛”能够分别顺利进入两条不同的血管,从而检测大脑不同区域的电信号。
“闷头”实验多年后,张安琪把自己的心血投稿到Science,仅仅两个月就被接收了。
值得一提的是,张安琪既是本文第一作者,也是共同通讯作者。从最初的idea,到后来的设计、规划和主要执行部分,主要都是她完成的,就连所有合作者都是自己找到的。
张安琪本身的专业优势在于设计探针装置,但后期那些超高难度的动物实验,她会请合作者手把手教她,不放过任何一个掌握新技能的机会。

“在哈佛时,Charles Lieber教授给过我很多指导;到斯坦福以后,就都是自己做了。”张安琪说,“一作兼通讯的意义就在于真正体会独立,不仅亲力亲为做实验,还要协调整项研究、向外拓展合作。这段经历,对我之后建立自己的实验室也是很大的助益。”

阅尽千帆,科研是“最好的人生选择”

从复旦到哈佛,再到斯坦福——不管张安琪在过去10年间如何低调,她金光闪闪的履历,依然吸引着人们的好奇和关切。

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张安琪
她早年的人生经历,已经丰富得令人惊讶:19岁就成为新东方最年轻的托福老师,在暑假一个月赚到5万元钱,实现了“经济自由”;加入“世界顶级智商俱乐部”——门萨俱乐部,数次担任门萨入会测试的主考官;大二时自学编程,还成为国家认证翻译;21岁时就手握5篇一作SCI论文……
与网络热度相伴而来的,难免会有一些质疑:
搞这么多,会不会“贪多嚼不烂”?
在网络上走红的女生,真的会安心做科研吗?
10年过去,褪去了“网红”“女神”这些过分浮夸的标签,张安琪用自己的成果回答了这些问题。
“我过去的各种经历,其实反而坚定了我选择科研的决心。”她说,“比如我本科前两年,花了很多时间在科研上,但没有任何成果出来。在我很沮丧很怀疑的时候,看到身边的同学都过得那样丰富多彩,于是我也尝试去新东方应聘英语老师。这让我有机会看看其他的职业选择是什么样的。结果就是,我经历得越多,就越坚定了做科研的理想。”
她这样描述自己的理想:“我就是非常喜欢这些研究,希望能治疗很多病人,为人类的健康作贡献。我的行动力也来源于这份热爱。”
谈及过去走红网络对自己的影响,张安琪表示,既不后悔,也不留恋。
“那几年,我收到过很多同学的来信,其中不少是女生。她们告诉我,我的故事激励了她们。这让我非常高兴,因为虽然现在有更多女生做科研,但男女比例依然不平衡。就像鲍哲南教授是我的女性榜样一样,我也希望自己可以鼓励更多女生参与科研工作。”

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从左至右:鲍哲南、张安琪
“开始读博后,科研工作变得更加繁忙,确实没有精力在社交网络上多说什么。我希望能把更多的经历放在开展更有意义的科研工作上。”
对于未来,张安琪有非常明确的规划。她想要继续从事脑机接口方向的研究,为人类健康作出更多贡献;另一方面,她想要成为Charles Lieber那样的教授,不仅擅长科研,也擅长培养人才,不仅是名好科学家,也是一名好老师。
论文DOI: 10.1126/science.adh3916

*本文图片由受访者提供

(原标题:19岁经济独立、30岁博后发Science!她希望激励更多女生做科研)

 
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