作者:李晨阳,江庆龄 来源:科学网微信公众号 发布时间:2024/6/18 20:12:19
选择字号:
从“打酱油”到论文一作,他做出导师“最自豪”的工作

“头脑一热,我就答应了。”

这就是邱收与他人生中第一篇学术代表作结缘的时刻。

2019年底,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(以下简称脑智中心)徐春研究员正筹划着“放大招”:为大脑中大名鼎鼎的海马区绘制一幅三维立体的“交通线路图”。

实现这项工作需要用到大量的计算机分析技术,而徐春团队主攻功能研究,要找出这么一个IT人才来,还真不容易。他找了一圈,多数人都不太想接这个“烫手山芋”,直到邱收走进他的办公室。听完导师徐春对项目的描述后,这个时年25岁、看起来清瘦文静的博士生表示,他愿意试试。

因为邱收并没有计算机基础,起初的计划是他先做着,等后续有更合适的人选时可以退出。没想到不久后的一场正式会议上,这项课题所属的上海市级重大专项“小型模式动物全脑神经联接图谱”负责人、脑智中心副主任孙衍刚研究员对他说:“这项工作就由你主导了。”

就这样,邱收从一个入场较晚的小配角不知不觉间变成了“男一号”。当初的头脑一热,让他收获了首篇以第一作者身份发表的Science论文:《海马区单神经元的全脑投射图谱》。

图片

发表论文截图

图片

师生合影 受访者供图(下同)

揭开大脑里的“清明上河图”

海马脑区,可以说是最著名的大脑区域之一。徐春笑着把它比作“大脑中的朝阳区”。

科学家很早就发现海马脑区与记忆功能紧密关联。随着近一个世纪不断深入的研究,海马脑区还被发现参与了多种不同大脑功能,如恐惧记忆、场景认知、记忆泛化、情绪焦虑和社交记忆等。

海马区中千丝万缕、盘根错节的神经元,是如何完成这样繁杂的任务的?这个问题仿佛藏在一座巨大的迷宫中,让人很难窥得全貌。

徐春团队要做的,就是为海马区建立一个三维立体的“交通线路图”,让以后的科研工作者都能拿着这份“地图”,知全局、有方向地开展研究工作。

神经元(即神经元细胞)是形态最特殊的细胞之一,乍看像一棵树,细长弯曲如主干的一端叫轴突,分叉细密如树冠的一端叫树突。神经元最大的特点是有方向性:神经信号总是由树突接收后,再从轴突输出。所谓神经元的“投射”,就是描述轴突把信号输送到哪些地方。

“细长蜿蜒的轴突伸展出去,甚至能覆盖一座大楼这么广泛的位置。”徐春向《中国科学报》记者展示他们制作的可视化投射图谱,“你看从这里到这里,只有一条单独的轴突,但从这个点开始,分散到了许多轴突上。就像一群旅客乘坐飞机,一起到达机场后,很快分散,各奔东西——这就是对‘投射’最直观的展现。你还会发现,有些投射没有走直线,而是绕了远路,这可能意味着要完成某个生理功能,需要连接这么多脑区。就像我们现实生活中,完成一件事情需要沟通许多职能部门。”

图片

小鼠海马单细胞全脑投射谱

这幅“交通线路图”不仅是立体的,而且是动态的,就像是揭开藏在脑海中的“清明上河图”,各种神经细胞的神经活动展示出了不为人知的一面。

“我们发现有些齿状回细胞跳过了经典的三突触环路,可以直接投射到海马区外的一些区域。这些现象超越了学术界以往的认知,非常令人振奋。”徐春说。

为研究自学编程,“永远不要限制自己”

毫无疑问,这项工作涉及大量的计算、分析、编程等工作。而主要完成人邱收此前完全没有相关经验。

为了自学编程,邱收主动从原有的实验室搬出去,搬到脑智中心建设的一个公共研究平台——全脑介观神经联接图谱研究平台(小鼠)。这里汇聚了一批擅长数据管理分析的专业人士。

小半年时间里,邱收就和这些算法工程师们在一个办公室里,“同吃同劳动”,学到了很多宝贵的专业技能。

邱收在实践中发现,这项研究很可能需要用到完全不同于以往的数据分析方法。在这样一个重点项目中,要说服大家采用闻所未闻的新方法,需要他自己先把各种备选方法都测试一遍,用实际结果说话——这可是巨大的工作量。

就在研究如火如荼推进的时候,邱收生了一场重病。在病愈后的一段时间里,为了兼顾身体休养和研究进度,导师徐春支持他居家远程办公。

幸运总会眷顾时刻努力的人,这些平日里搭建的远程办公平台,阴差阳错地让邱收后来在上海疫情最严重的时候,顺利地完成远程分析工作,并最终取得了重要突破。

谈起当初为何愿意接下这样一个特殊的工作,邱收坦言,他很清楚这是一个需要承担风险的项目,但在这个过程中,他会接触到大量可遇不可求的宝贵数据,也有机会做出一些非常重要的成果。

“神经科学涉及的研究方法非常广泛,你需要学习做手术、连电路、写代码……直到变成一个多面手。”如今的邱收,俨然是个点满技能树的“斜杠青年”。“这样的经历也提示我,永远不要限制自己。你感兴趣的事情,放手去做就好,遇到什么问题就去解决什么问题。”

图片

邱收

目前,邱收已经博士毕业,在脑智中心作为特别研究助理继续开展工作。他最感兴趣的研究方向是神经元编码外界信息的机制解析。他希望找到一个可以开展相关工作的实验室做博士后研究,也希望未来能继续和导师徐春合作。

自豪!我为领域搞“基建”

投稿过程中,不止一位审稿人曾建议他们,可以把这篇论文中全海马区的数据拆成数个亚区的部分,分别投稿。

如果这样操作,作者或许会拥有更多顶刊论文,但他们还是决定,发表一篇最完整、最全面、最能帮助全世界同行的文章。

在这篇论文中,有一个特殊的网址:https://mouse.digital-brain.cn/hipp。

这是他们利用研究成果搭建起来的小鼠海马区单神经元的全脑介观投射图谱数据库。不需要注册账号,打开网页就可以直观地看到凝结了科研人员心血的“交通线路图”,还可以自由下载所需要的数据。

论文发表后,邱收的邮箱里常常会冒出世界各地同行的来信,咨询他如何更好地使用这个网站,以帮助自己开展科研工作。

一位审稿人这样评价:“这个数据集的产生对海马领域非常重要!……我们已经从这篇文章看到了很多新发现的联接规律。”

另一位审稿人则连续使用了这样的词汇:让人惊叹的文章(amazing paper),真正的杰作(a real tour-de-force)、非凡的工具(a remarkable tool)。

如果把发表论文当作最重要的产出,这个课题“性价比”不算高,似乎是“为他人作嫁衣裳”。

但徐春说:“我们不介意下笨功夫、苦功夫、慢功夫。相反,这是我迄今为止最自豪的工作。”

图片

徐春

在科研界,要评估一项研究工作的影响力,可以假设这项科研工作没有人做,再过20年,是否会影响到其他科研工作的进展,有些科学发现会不会因此推迟,甚至做不出来。

从这个意义上,徐春相信,他们是在为整个海马区研究领域搞“基建”,把地基打好,把桥架好,把指示牌贴好,以后不论谁想在这个领域做出一点新东西,都能从中获得便利,得到助力。

“成为科研人员以来,我时常想,自己正在研究的问题有意义吗?至少对于这项工作,我相信它有着长远的意义。”邱收说。

论文DOI:

10.1126/science.adj919

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
研究阐述钙钛矿量子点最新进展 7月福利!科学网APP论文&基金最新活动
让屋顶变白是保持城市凉爽的最好方法 他们心里有一盘棋:“精准设计”水稻种子
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文