亚洲第一人!获得国际大奖的浙大女科学家团队到底牛在哪?

浙江大学管理学院 2019-07-18 浏览量: 2168

MBA中国网北京时间2019年7月15日下午3点,国际脑研究组织-凯默理(IBRO-Kemali)基金会评奖委员会宣布:第12届IBRO-Kemali国际奖的获得者,为中国浙江大学医学院神经科学研究中心的胡海岚教授。这是该奖自1998年设立以来,首次颁发给欧洲和北美洲以外的科学家。

颁奖仪式将于2020年7月11日至14日在苏格兰格拉斯哥举办的欧洲神经科学年会(FENS)上举行,由国际脑研究组织主席颁奖。胡海岚教授届时将在年会的IBRO-Kemali论坛上发表“从啄序到氯胺酮 – 探析社会行为和情感的神经机制”的获奖演讲。

胡海岚教授

胡海岚,浙江大学医学院求是特聘教授、浙江大学神经科学中心执行主任。毕业于北京大学和加州大学伯克利分校,冷泉港实验室博士后。2008年回国在中国科学院上海生命科学研究院担任研究员。2015年加入浙大。在情绪的神经编码、抑郁症发生的分子机制、及社会竞争的神经基础等脑科学前沿方向,取得了一系列既有理论意义又有潜在应用价值的系统性原创成果。曾获中科院百人计划、基金委杰出青年基金、教育部长江学者、中组部万人计划、中国青年女科学家奖、中国青年科技奖等。

排名垫底的小老鼠逆袭了

胡海岚将在明年FENS论坛上演讲的主题,包含两个关键词——啄序和氯胺酮,这正是胡海岚近几年最重要的几项研究。

实验的主角都是小鼠。

2015年,胡海岚教授应邀《细胞》杂志子刊《神经科学动态》杂志写综述,当时的封面就是胡海岚实验室的主角——小鼠。

第一项工作,关于啄序(啄食顺序的简称,指群居动物通过争斗获取优先权和较高地位等级的自然现象),研究发表在2017年7月14日出版的《科学》杂志上(长文形式发表文章《胜负经历重塑丘脑到前额叶皮层环路以调节社会竞争优势》)。

这项研究中的小老鼠,经历了一个精彩的逆袭过程。

我们叫这只实验小鼠豆豆。和人类一样,老鼠和其他动物的世界里,都有稳定的等级制度存在。在小老鼠的等级测试实验中,豆豆在一笼4鼠中处于最下游位置,第四。也就是说,排在它前面的每一只老鼠,都可以过“吃饭、睡觉、打豆豆”的日子,但豆豆只能吃饭、睡觉。

胡海岚课题组改变了豆豆,他们对豆豆的一些脑神经细胞进行激活——科学家让两只小鼠在一个促狭的管子里相遇。处于领地占领意识,两头的小鼠都要往前冲。最终,等级地位低的小鼠,会主动退出或者被等级地位高的小鼠推出管子。

课题组发现:当小鼠进行推挤或者抵抗住对方推挤的时候,大脑前额叶皮层的神经细胞的活动,就会有显著的增加。

前额叶皮层(prefrontalcortex)所在区域 

(图片来源:mybrainnotes.com)

课题组做了一组比对实验发现:如果用药理遗传学的方法抑制高等级小鼠前额叶皮层神经细胞的活动,这些老鼠在社交对抗中变得更加消极——推挤更少,后退更多,最终还输给了原先低等级的小鼠。

当科学家打开蓝色激光器激活小鼠的前额叶皮层细胞时,戏剧性的一幕发生了:原来等级低的老鼠在接受蓝光照射的时候,变得自信而英勇,发出了更多推挤动作,并且能够坚持更久,最终将原先等级高的小鼠推出了管子。

接下来,神奇的事情发生了——小豆豆在领地竞争中,战胜了第三名,第二名……甚至第一名。

经历了6次以上的胜利后,曾经孱弱的豆豆已经所向披靡:它可以不再借助科学家的帮助,一直保持胜利。

胜利者豆豆的大脑在发生变化,是什么令它“开了挂”?

重复的胜利,增加了丘脑到前额叶皮层这个环路的连接强度。“有可能是形成环路的神经突触结构发生了整体的增多,也有可能是每一个神经突触都变强了。”胡海岚解释。

胡海岚表示,课题组一个系列的研究,“从动物实验中验证并第一次阐释了‘强者更强’的神经科学原理。”

课题组证实了“胜利者效应”背后的神经学机制,表明它真的能够让大脑发生了长久持续的改变,而并不光光是自我安慰而已。

“通过在相对简单的比赛中获得成功经历,将有助于重塑相关的脑环路(通俗所说的增强自信心),从而提高在更困难比赛中获胜的可能。”胡海岚说,“归功于大脑的可塑性,先天的弱势也有可能被逆转。”

抑郁的小老鼠开朗了

第二项工作,关于课题组的另外一批大鼠,它们抑郁了。

之所以能够判断它们得了抑郁症,因为这些大鼠有两个特点:

1、它们不像正常孩子,喝糖水会乐,吃甜品都不能叫它开心;

2、把它们放到水里,它很快放弃求生,咕咚沉下去一了百了。

关于“氯胺酮”这个关键词,胡海岚课题组研究的就是当前人类健康的头号杀手——抑郁症(2017年,抑郁症的致残率为18%,就已经超过了癌症和心脏病——同时期它们的致残率分别为17.5%和14.3%)。

2018年2月15日,国际著名期刊《自然》以同期两篇研究长文(Research Article)的形式,在线发表了胡海岚团队有关抑郁症的研究。

负面情绪是怎么操控人的?它们用到的主要方法是:刺激神经元进行簇状放电。

正常情况下,大脑神经元会通过单个放电,向下游传递信息。但是如果发电模式变成高频的簇状放电,抑郁症就会发生。

胡海岚团队发现:超级抑郁大鼠的外侧缰核神经元,自发的簇状放电活动显著增高。就是原来“biu biu biu ”一下一下散弹模式的放电,变成了“biubiubiubiubiu”的机关枪突突模式。

同时,胡海岚研究团队利用光遗传技术,诱发外侧缰核的簇状放电。结果发现:原本不抑郁的动物,也瞬时地表现出多种典型的抑郁行为。

所以,簇状放电与抑郁症有直接联系。

说回“氯胺酮”——可能说它就是那个party精灵K粉的主要成分,知道的人数就会翻几番。

大脑中的“机关枪”放电,与K粉会有什么关系?

浙大的一个天才科学少女是这样解读的:从前,人们把整个脑子看做是一大缸“水”,由各种比例的溶液调制而成。人出现负面情绪,是溶液的比例失调了,里面的快乐激素少了。

基于这种认识,传统抑郁症药物的设计理念是:那就把快乐的元素——多巴胺,还有能够让人一到春天就觉得会发生什么的五羟色胺等,滴到这杯“水”里。原理是:缺什么补什么。

但是这类传统的抗抑郁药物治疗,常需要数周到数月才能开始改善情绪,而且只能治愈30%左右的抑郁症患者,剩余的70%患者被归为“难治型抑郁症患者”。

然而,“机关枪”害怕K粉。

胡海岚团队发现:外侧缰核的簇状放电,依赖于大脑中最主要的兴奋性递质谷氨酸受体NMDAR。而K粉,作为NMDAR的阻断剂,能完全阻断外侧缰核神经元的簇状放电。

抑郁的大老鼠又要上线了:课题组将氯胺酮给药于抑郁大鼠的外侧缰核,能快速缓解大鼠的多种抑郁症状(包括它的“行为绝望”和“快感缺失”)。

近年来,氯胺酮作为新型抗抑郁药物,由于其快速的抗抑郁作用(在几小时内改善情绪),以及能够在很多(>70%)“难治型抑郁症患者”中取得疗效,被誉为整个精神疾病领域近半个世纪最重要的发现。

胡海岚团队的这一系列研究,首次阐明了氯胺酮快速抗抑郁的全新神经机制:氯胺酮可以通过阻断外侧缰核的簇状放电,终结这种放电对下游单胺类奖赏脑区的过度抑制,最终产生快速抗抑郁的疗效。

她是这一领域的开拓者

在IBRO官网的授奖依据中,评奖委员会这样描述胡海岚的贡献:此奖为表彰胡海岚教授在“情绪和情感行为的神经生物学基本机制”这一脑科学前沿领域,所取得的令人敬佩的成就。这些成就得益于她对系统神经科学中尖端前沿技术的驾驭,而她本人正是这些技术的开拓者之一。

关于IBRO-Kemali国际奖

该奖旨在全世界范围内表彰在基础与临床神经科学领域做出杰出贡献的45岁以下的科学家,每两年评选一位。奖金为25,000欧元,获奖者将受邀在欧洲规模最大、每两年一次的欧洲神经科学年会上发表主题演讲。

关于IBRO-Kemali基金会

该基金会于1996年由意大利那不勒斯大学精神病学家Dargut Kemali先生与其妻子神经科学家Milena Kemali女士创立,旨在促进在基础和临床神经科学领域的研究。在2011年Kemali先生逝世后,由国际脑研究组织主席担任该基金会主席,运营管理IBRO-Kemali国际科学奖和IBRO-Kemali神经科学学校,以纪念其创始人。

(本文转载自浙江大学管理学院 ,如有侵权请电话联系010-53572272)

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