探究光遗传学的80后女孩

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  与老一辈研究人员不同,张嘉漪的科学训练都是在美国完成的。她从一开始接触的教材、读的论文就都是英文的。这一点使她与美国同行合作时毫无语言障碍。“现在回国进行研究了,我正在学中文的专业名词。在语言方面好像跟其他人正好相反。”她笑着说。
   作为一个80后女生,她有时会像很多年轻人一样改编名言。比如她把“生命在于运动”改成“生命在于时间”,用来高度概括“时间性在大脑神经环路形成中的关键作用”。
   其实,这正是张嘉漪目前所从事的研究,发表在最新一期的《自然-神经科学》杂志上。身为文章的第一作者,她与耶鲁大学的研究人员运用光遗传学技术,通过小鼠实验,发现了神经生物学的新规律。
   为什么说“生命在于时间”呢?张嘉漪告诉记者,小鼠出生后的头14天是睁不开眼的。在这一阶段,若两个眼睛受到时间上错开的光刺激,小鼠眼睛到视觉中枢的连接图形是正常的;反之,若两眼同时受到光刺激并发生自发神经活动,连接图形就会发生异常。在此过程中,光刺激是错开的还是同时的,影响着小鼠是否能拥有健全的视觉系统。
   从长远上看,这项研究有助于破解自闭症等疾病的成因。不过现阶段,张嘉漪的研究重点还是进一步完善小鼠实验,探索自发神经活动对大脑皮层、小脑和脊椎的影响。与视觉系统一样,神经活动的时间性在这些系统中也扮演着重要的作用。因此她“灵光一闪”,想出“生命在于时间”来概括研究成果。
   不过,搞科研光靠“灵光”还不够,选择正确的研究手段也很重要。张嘉漪反复强调运用光遗传学技术做实验的重要性。这项技术用于神经生物学始于2006年,它与飞速发展的基因技术相结合,使得研究人员可以控制指定基因表达类型下的细胞活动。
   正是这项新技术给了当时还在耶鲁大学攻读博士后课程的张嘉漪灵感,她看出光遗传学技术不仅有趣,而且有用,能够实现之前无法完成的研究。为此,她与斯坦福大学此技术的发明组合作,致力于研究“时间性在大脑神经环路形成中的作用”。
   新技术固然能带来更多发现可能性,但也由于“新”使张嘉漪完全无先例可循。她在动手之前需要做大量前期准备来验证实验可行性。同时,因为生物体的个体差异,为了使结果不受影响,就需要在各种实验条件下不断重复。尽管这一过程听起来令人畏惧,她却“淡定”地总结:基础研究考验的就是人的耐心。
   经过长时间的探索,如今实验取得了阶段性的成功。令记者想不到的是,她印象最深刻的并不是最后的结果,也不是过程中的进步,而是一些小细节。
   “实验中需将新生小鼠放在冰上进行麻醉,并向眼中注射带有光遗传基因的病毒。这样几分钟过后,小鼠体温下降,呼吸也停止了。可是它并不会死。只要把它放到室温下,小鼠就会恢复。其实人也是如此,刚出生时很脆弱,可是生物机制会保护我们。可以说生命的脆弱性与顽强性并存。”张嘉漪说。
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