從“打醬油”到論文一作，他做出導(dǎo)師“最自豪”的工作

時(shí)間:2024-06-19來源:科學(xué)網(wǎng)微信公眾號(hào) 作者:佚名

“頭腦一熱，我就答應(yīng)了。”

這就是邱收與他人生中第一篇學(xué)術(shù)代表作結(jié)緣的時(shí)刻。

2019年底，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡(jiǎn)稱腦智中心）徐春研究員正籌劃著“放大招”：為大腦中大名鼎鼎的海馬區(qū)繪制一幅三維立體的“交通線路圖”。

實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作需要用到大量的計(jì)算機(jī)分析技術(shù)，而徐春團(tuán)隊(duì)主攻功能研究，要找出這么一個(gè)IT人才來，還真不容易。他找了一圈，多數(shù)人都不太想接這個(gè)“燙手山芋”，直到邱收走進(jìn)他的辦公室。聽完導(dǎo)師徐春對(duì)項(xiàng)目的描述后，這個(gè)時(shí)年25歲、看起來清瘦文靜的博士生表示，他愿意試試。

因?yàn)榍袷詹]有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，起初的計(jì)劃是他先做著，等后續(xù)有更合適的人選時(shí)可以退出。沒想到不久后的一場(chǎng)正式會(huì)議上，這項(xiàng)課題所屬的上海市級(jí)重大專項(xiàng)“小型模式動(dòng)物全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜”負(fù)責(zé)人、腦智中心副主任孫衍剛研究員對(duì)他說：“這項(xiàng)工作就由你主導(dǎo)了。”

就這樣，邱收從一個(gè)入場(chǎng)較晚的小配角不知不覺間變成了“男一號(hào)”。當(dāng)初的頭腦一熱，讓他收獲了首篇以第一作者身份發(fā)表的Science論文：《海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦投射圖譜》。

發(fā)表論文截圖

師生合影受訪者供圖（下同）

揭開大腦里的“清明上河圖”

海馬腦區(qū)，可以說是最著名的大腦區(qū)域之一。徐春笑著把它比作“大腦中的朝陽區(qū)”。

科學(xué)家很早就發(fā)現(xiàn)海馬腦區(qū)與記憶功能緊密關(guān)聯(lián)。隨著近一個(gè)世紀(jì)不斷深入的研究，海馬腦區(qū)還被發(fā)現(xiàn)參與了多種不同大腦功能，如恐懼記憶、場(chǎng)景認(rèn)知、記憶泛化、情緒焦慮和社交記憶等。

海馬區(qū)中千絲萬縷、盤根錯(cuò)節(jié)的神經(jīng)元，是如何完成這樣繁雜的任務(wù)的？這個(gè)問題仿佛藏在一座巨大的迷宮中，讓人很難窺得全貌。

徐春團(tuán)隊(duì)要做的，就是為海馬區(qū)建立一個(gè)三維立體的“交通線路圖”，讓以后的科研工作者都能拿著這份“地圖”，知全局、有方向地開展研究工作。

神經(jīng)元（即神經(jīng)元細(xì)胞）是形態(tài)最特殊的細(xì)胞之一，乍看像一棵樹，細(xì)長(zhǎng)彎曲如主干的一端叫軸突，分叉細(xì)密如樹冠的一端叫樹突。神經(jīng)元最大的特點(diǎn)是有方向性：神經(jīng)信號(hào)總是由樹突接收后，再?gòu)妮S突輸出。所謂神經(jīng)元的“投射”，就是描述軸突把信號(hào)輸送到哪些地方。

“細(xì)長(zhǎng)蜿蜒的軸突伸展出去，甚至能覆蓋一座大樓這么廣泛的位置。”徐春向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者展示他們制作的可視化投射圖譜，“你看從這里到這里，只有一條單獨(dú)的軸突，但從這個(gè)點(diǎn)開始，分散到了許多軸突上。就像一群旅客乘坐飛機(jī)，一起到達(dá)機(jī)場(chǎng)后，很快分散，各奔東西——這就是對(duì)‘投射’最直觀的展現(xiàn)。你還會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些投射沒有走直線，而是繞了遠(yuǎn)路，這可能意味著要完成某個(gè)生理功能，需要連接這么多腦區(qū)。就像我們現(xiàn)實(shí)生活中，完成一件事情需要溝通許多職能部門。”

小鼠海馬單細(xì)胞全腦投射譜

這幅“交通線路圖”不僅是立體的，而且是動(dòng)態(tài)的，就像是揭開藏在腦海中的“清明上河圖”，各種神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)活動(dòng)展示出了不為人知的一面。

“我們發(fā)現(xiàn)有些齒狀回細(xì)胞跳過了經(jīng)典的三突觸環(huán)路，可以直接投射到海馬區(qū)外的一些區(qū)域。這些現(xiàn)象超越了學(xué)術(shù)界以往的認(rèn)知，非常令人振奮。”徐春說。

為研究自學(xué)編程，“永遠(yuǎn)不要限制自己”

毫無疑問，這項(xiàng)工作涉及大量的計(jì)算、分析、編程等工作。而主要完成人邱收此前完全沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

為了自學(xué)編程，邱收主動(dòng)從原有的實(shí)驗(yàn)室搬出去，搬到腦智中心建設(shè)的一個(gè)公共研究平臺(tái)——全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜研究平臺(tái)（小鼠）。這里匯聚了一批擅長(zhǎng)數(shù)據(jù)管理分析的專業(yè)人士。

小半年時(shí)間里，邱收就和這些算法工程師們?cè)谝粋€(gè)辦公室里，“同吃同勞動(dòng)”，學(xué)到了很多寶貴的專業(yè)技能。

邱收在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)研究很可能需要用到完全不同于以往的數(shù)據(jù)分析方法。在這樣一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目中，要說服大家采用聞所未聞的新方法，需要他自己先把各種備選方法都測(cè)試一遍，用實(shí)際結(jié)果說話——這可是巨大的工作量。

就在研究如火如荼推進(jìn)的時(shí)候，邱收生了一場(chǎng)重病。在病愈后的一段時(shí)間里，為了兼顧身體休養(yǎng)和研究進(jìn)度，導(dǎo)師徐春支持他居家遠(yuǎn)程辦公。

幸運(yùn)總會(huì)眷顧時(shí)刻努力的人，這些平日里搭建的遠(yuǎn)程辦公平臺(tái)，陰差陽錯(cuò)地讓邱收后來在上海疫情最嚴(yán)重的時(shí)候，順利地完成遠(yuǎn)程分析工作，并最終取得了重要突破。

談起當(dāng)初為何愿意接下這樣一個(gè)特殊的工作，邱收坦言，他很清楚這是一個(gè)需要承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目，但在這個(gè)過程中，他會(huì)接觸到大量可遇不可求的寶貴數(shù)據(jù)，也有機(jī)會(huì)做出一些非常重要的成果。

“神經(jīng)科學(xué)涉及的研究方法非常廣泛，你需要學(xué)習(xí)做手術(shù)、連電路、寫代碼……直到變成一個(gè)多面手。”如今的邱收，儼然是個(gè)點(diǎn)滿技能樹的“斜杠青年”。“這樣的經(jīng)歷也提示我，永遠(yuǎn)不要限制自己。你感興趣的事情，放手去做就好，遇到什么問題就去解決什么問題。”

邱收

目前，邱收已經(jīng)博士畢業(yè)，在腦智中心作為特別研究助理繼續(xù)開展工作。他最感興趣的研究方向是神經(jīng)元編碼外界信息的機(jī)制解析。他希望找到一個(gè)可以開展相關(guān)工作的實(shí)驗(yàn)室做博士后研究，也希望未來能繼續(xù)和導(dǎo)師徐春合作。

自豪！我為領(lǐng)域搞“基建”

投稿過程中，不止一位審稿人曾建議他們，可以把這篇論文中全海馬區(qū)的數(shù)據(jù)拆成數(shù)個(gè)亞區(qū)的部分，分別投稿。

如果這樣操作，作者或許會(huì)擁有更多頂刊論文，但他們還是決定，發(fā)表一篇最完整、最全面、最能幫助全世界同行的文章。

在這篇論文中，有一個(gè)特殊的網(wǎng)址：https://mouse.digital-brain.cn/hipp。

這是他們利用研究成果搭建起來的小鼠海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦介觀投射圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)。不需要注冊(cè)賬號(hào)，打開網(wǎng)頁(yè)就可以直觀地看到凝結(jié)了科研人員心血的“交通線路圖”，還可以自由下載所需要的數(shù)據(jù)。

論文發(fā)表后，邱收的郵箱里常常會(huì)冒出世界各地同行的來信，咨詢他如何更好地使用這個(gè)網(wǎng)站，以幫助自己開展科研工作。

一位審稿人這樣評(píng)價(jià)：“這個(gè)數(shù)據(jù)集的產(chǎn)生對(duì)海馬領(lǐng)域非常重要！……我們已經(jīng)從這篇文章看到了很多新發(fā)現(xiàn)的聯(lián)接規(guī)律。”

另一位審稿人則連續(xù)使用了這樣的詞匯：讓人驚嘆的文章（amazing paper），真正的杰作（a real tour-de-force）、非凡的工具（a remarkable tool）。

如果把發(fā)表論文當(dāng)作最重要的產(chǎn)出，這個(gè)課題“性價(jià)比”不算高，似乎是“為他人作嫁衣裳”。

但徐春說：“我們不介意下笨功夫、苦功夫、慢功夫。相反，這是我迄今為止最自豪的工作。”