丹阳:从北大物理,到美国神经学院士|人物专访

2018 年 5 月 23 日 知社学术圈

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简介

丹阳是一位具有多学科背景的神经学专家，目前正在研究睡眠的神经基础，现任加利福尼亚大学伯克利分校Paul Licht讲席生物学教授和霍华德休斯医学研究所的研究员，美国科学院院士。在接受Neuron采访的时候，她提到自己本科时期在中国的理论物理方面的学习，并表达了自己一个愿望——开发一个能用于人脑治疗的工具。

图：丹阳照片

她在北京长大，本科于北大就读物理专业，之后到了哥伦比亚大学蒲慕明院士实验室研究细胞突触传递机制及其可塑性。博后期间，她在洛克菲勒大学和哈佛医学院与Clay Reid，Joseph Atick和Torsten Wiesel一起做视觉处理的研究。她在加州大学伯克利实验室运用了包括电生理学、图像学和光遗传学等多种科技来研究大脑全面的神经调节状态和皮层计算的微电路。

目前，她的研究小组主要致力于确定快速动眼（REM）睡眠和非REM睡眠的关键神经回路。为了理解目标导向行为的认知控制，她的实验室也在研究前额叶皮层如何产生与任务相关的活动，以及这种活动如何调控下游目标以实现最佳行为控制。

采访实录

Q：您认为您的领域中下一个急需解决的重要问题是什么？

A：过去几年里，我一直沉迷于研究睡眠的神经科学。这其中有两个一般性的问题，首先是什么机制控制睡眠？我认为最关键的挑战是不同功能的神经元在空间上是交错混合的（例如有的神经元增强睡眠，有的神经元让你保持清醒），你就很难对功能一致的神经元进行操作和电路分析。这个问题不仅限于睡眠电路，具有异质功能特性的神经元在物理层面的接近度都使得很多研究特定行为的神经回路更具挑战性。但是一旦我们确定了一组具有相同功能角色的神经元，或者借助特定的遗传标记技巧等其它的一些手段，我们就有很多有效的工具可以确定其输入与输出。近年来技术更迭进步越来越快，我相信解决睡眠控制的电路只是时间问题。

另一个更难解答的问题是，睡眠究竟是什么。目前有很多猜想，例如可能是总体的修复或恢复，也可能是某种特定的心理功能，比如记忆的巩固。不过我们能确定的是，睡眠确实对所有人都很重要。但我们还不知道这些功能在睡眠中是多路径平行作用，还是所有功能都基于某个单一过程。

Q：针对你想研究的问题，现在有没有那种工具是亟待开发，或是开辟新的使用方式？

A：目前使用较为广泛的是用模式生物研究特定行为下的神经回路。比如，我们实验室用小鼠研究睡眠，把多种病毒工具与小鼠的遗传特性相结合，就能对特定的细胞类型进行操作和电路分析。但由于这些工具的侵入性它们不能被用于人类。我希望未来能看到针对人类大脑特定细胞类型的安全操作方法的发展。这能够极大地加快我们将动物研究成果转换为临床应用的速度。比如，我们发现用光子激活大脑特定区域中某几种特定神经元时，可以增强睡眠。如果我们找到激活这些神经元的恰当方法，我们就能用它治疗失眠。

图：小鼠睡眠实验

来源：The IdeasLabs

Q：在你早期的发展中谁对你的影响最大呢？

A：三个人——爱因斯坦、居里夫人和我的父亲。我年幼的时候，中国还很贫穷，面对西方的窗口也还未打开，但是伟大的科学家们依然被人们传颂。那时候，我们楼里住的大多都是我父亲大学里的同事，如果你问他们的孩子偶像是谁，他们一定会回答一些伟大的科学家的名字而非什么电影明星。尽管我们很久之后才真正了解了他们的工作，但是像爱因斯坦、居里夫人等等伟大科学家的故事已经深深烙印在我们心里，我们坚信科学家才是大英雄，他们又酷又聪明。

我的父亲是一位物理学家，是他引领我走向数学的海洋并培养了我阅读的兴趣。所以等我上小学的时候，我已经有了很大的阅读量并展现出了比高年级同学更出色的数学运算能力。这开了个好头，而且一旦我认为自己擅长做什么，我就会在这件事上花费很多的时间精力。当然，后来在我的学生时代和研究生涯中，也遇到很多优秀的老师与前辈，给了我很多的帮助与鼓励，让我能够不断突破自我砥砺前行。

Q：你最喜欢的实验是什么呢？

A：正在做的就是最喜欢的。每天早晨，一睁开眼，我就会思考今天哪个实验又要产生新的数据，并迫不及待地赶到实验室，看看结果然后好和同事们交流。

Q：你最初成为科学家的想法来源于什么呢？

A：我还是个孩子的时候，就听了许多科学家的也许有些许美化了的故事，当我了解到科学家这个概念的时候我就立志要成为一名科学家。如今我已经全面了解了科学家这个身份的意义，不论重来多少次，我都依然义无反顾地选择它。我们被赋予了探索自己感兴趣问题的自由，有资金支持来遵循自己的好奇心，还可以与无数聪明，极具探索欲的人共事，这些都是我很享受的。

图：丹阳照片

来源：The IdeasLabs

Q：您如何看待大范围集体协作的数据收集与小型研究团队以假设验证来驱动这两种研究方式呢？

A：显然两者都非常重要且他们在神经科学领域都扮演着十分关键的作用。不同性格的人适应不同的研究方式，我们需要根据自己的性格选择适合自己的方式，才能最大化地发挥自己的才能。

Q：请问您如何看待学科交叉问题，例如物理、数学、能源工程、人文学科和社会科学等等？

A：学科交叉是必不可少的。这不仅意味着不同专业技能的融合，也是不同的思考方式和解决问题的方式的全新尝试。我本科研习的是物理专业，一点生物背景都没有，但在我研究生阶段头几年的辛苦努力之中，我发现我的思考方式与其它同行不尽相同，这也许是个优势。不同观点的碰撞常常可以引发新的火花。

Q：你有什么建议送给你的学生和博后们吗？

A：要有足够的勇气相信你能运用你的才能与机遇为自己的领域做出一些改变，但是也要有全局观和战略意识。就我自己而言，在中国学习理论物理之后又到美国研习神经学，依靠的仅仅是我对于大脑工作机制的好奇。到神经学领域后，我又从细胞层面的突触功能研究转向了电路层面的视觉处理，后来又转到现在在做的睡眠与前额叶皮层的研究。改变也许很艰难，但对我来说绝对是值得的。