人才動態

灣區逐夢 | 朱英杰:從藥物成癮到選擇機制,探索大腦終極奧秘

時間:2019-12-13  來源:南方日報 徐峰 文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

  【慶祝新中國成立70周年,獻禮中科院建院70周年,深圳先進院推出“引領科學風尚 傳承科學精神”系列人物報道,樹立先進典型,凝聚榜樣力量,講述科技工作者的精彩故事及取得的最新成果,弘揚他們胸懷祖國、服務人民的愛國精神,勇攀高峰、敢為人先的創新精神,追求真理、嚴謹治學的求實精神,淡泊名利、潛心研究的奉獻精神,集智攻關、團結協作的協同精神,甘為人梯、獎掖后學的育人精神?!?/p>

 

    吸毒者之所以被稱為“癮君子”,是因為戒毒所雖能通過隔離在生理上擺脫毒品依賴,但難免回到社會后被毒品重新吸引;相愛夫妻如果習慣對方的存在就有可能引發“七年之癢”,失去了最初相愛時的“心跳感”。

  兩種截然不同的現象,其根源都是人腦中的神經環路對外部環境做出的反應。而這些都是中國科學院深圳先進技術研究院腦所(以下簡稱“深圳先進院”)研究員朱英杰的研究課題。

  他潛心探究大腦神經環路在生理和病理狀態下的信息處理,試圖通過人為干預改變人腦所形成的“行為習慣”。短短2年多,其科研成果就斬獲一篇《科學》一篇《自然》雜志,讓人不禁好奇其“腦洞大開”的神經環路之旅。

△ 深圳先進院腦所研究員朱英杰  

  推動毒品戒斷,設法改變思維

  “毒品成癮的標志是其在人腦內形成持久、頑固的記憶?!敝煊⒔芙榻B,戒毒所的短期阻斷會擺脫毒癮者對毒品的依賴,但回到社會在特定影響下,又會重新被毒品“吸引”,“我的工作就是發現大腦相關神經環路,并通過人為干預,讓患者不僅能在短期內成功戒毒,甚至能夠長時間完全擺脫對毒品的依賴?!?/p>

  朱英杰解釋,對毒品上癮,一方面在于其能直接或間接激活大腦內在“獎賞”環路,造成腦內多巴胺濃度的上升,讓人產生強烈的欣快感;另一方面,長期吸食毒品后,大腦很多腦區會發生結構和功能上的巨大改變?!耙虼?,如何逆轉成癮導致的大腦功能紊亂是目前成癮治療的關鍵?!?/p>

△ 大腦中部的丘腦室旁核(PVT)

  在過去幾年中,朱英杰及其團隊對阿片類藥物成癮后戒斷反應的神經環路機制展開攻關,發現丘腦室旁核(PVT)投射到伏隔核的神經環路在戒斷反應中起到關鍵作用,這一研究成果填補了戒斷反應神經環路機制研究的空白,為臨床醫療提供了很好的切入點。

  “成癮相關研究現已進入最后階段,下一步則是在動物上進一步實驗并探索向人體轉化?!敝煊⒔軋F隊獲得國家自然科學基金委與深圳市基礎研究學科布局的資助,將開展成癮的大腦環路機制以及利用新型物理刺激干預治療的創新研究。

  探索神秘腦區,破譯選擇機制

  “科研的魅力或許就是在原本的研究中衍生出令人意想不到的現象?!痹诮鋽嘌芯恐邪l現的PVT腦區,此前被認為與焦慮、恐懼、抑郁等負面情感有關。那么該腦區是否還控制著人類的其它行為呢?朱英杰團隊經過進一步研究,發現了“神秘腦區”與判斷信息重要性的關系。

  實驗中,研究團隊首先訓練小鼠進行嗅覺巴浦洛夫條件性學習,將不同的氣味刺激跟獎賞或者懲罰聯系起來,發現大腦中部的PVT神經元能夠被重要的事件所激活,無論是獎賞或懲罰都能激活PVT神經元。

  既然PVT能夠動態反映外部刺激,如果逆向抑制PVT腦區,結果會怎樣?在研究中,團隊設想一個場景,小鼠每天到冰箱前都能發現一塊奶酪,一段時間后它會習慣這種獎賞。但是,有一天當小鼠去到冰箱前卻沒有看到奶酪,它的“心理失落感”就會激活PVT。

 

△ 圖:研究成果以長文形式發表于美國《科學》雜志 (圖片來源:《科學》雜志網站)

  在實驗中,朱英杰發現,如果利用光遺傳技術人為抑制小鼠PVT的活性,小鼠將減緩失落感,其消退學習的過程則會變得更慢。通過兩年半的時間開展多層次實驗論證,朱英杰及其團隊創新性地提出了PVT動態編碼事件重要性的概念,并提出了該腦區能控制學習能力的觀點。這也是科研人員首次發現在丘腦中存在選擇機制的神經元。

  一系列嚴謹的實驗操作最終得到了回報,研究成果于2018年10月順利登上《科學》雜志。

  耐得住寂寞,以實驗室為家

  談及科研中必不可少的精神,朱英杰認為是“耐得住寂寞”。在朱英杰的科研之路上,一天在實驗室中待十幾個小時是常態,與他相對的只有各種實驗器材,實驗室幾乎成為了他第二個家?!安粌H是我,我的學生們也都耐得住寂寞,即便是周末,他們也經常在實驗室度過?!痹谥煊⒔艿挠∠笾?,實驗室似乎無時無刻都在忙碌。

  當然,另一種“寂寞”來自于研究的不確定性,“按照科學規律來說,很多研究并不會立馬產生價值?!敝煊⒔鼙硎?,雖然有意思、有意義、有價值是研究初衷與目的,但科研終究是漫長的,他在斯坦福大學博士后期間就曾用了四年半去完成兩篇論文。

△ 朱英杰在實驗室

  如今的朱英杰,在腦科學的探索上穩步推進,研究之余他也肩負起團隊建設的工作。今年,深圳第七個“諾獎實驗室”——內爾神經可塑性諾獎實驗室落戶深圳先進院,以神經可塑性、神經性疾病及藥物靶點等為主要研究方向,朱英杰是該實驗室的執行主任。同時,他還成為了2019年國家自然科學基金優秀青年科學基金獲得者。

 

△ 諾獎實驗室團隊,厄溫·內爾(右四),朱英杰(左四)

  盡管工作繁忙,朱英杰卻樂此不疲?!罢嬲苣偷米〖拍那疤崾桥d趣,”他剖析道,“意識產生于大腦,我找到了自己感興趣的點再去結合專業背景,這是我大腦愿意去做的事情?!?/p>

战旗怎么开直播赚钱吗