搜寻它们的脑电波

本报记者王春特约通讯员薛祖玲吴兆路

在通往实验室的走廊里，墙上的一组图片映入眼帘。杨雄里院士指着其中一张红色细胞影像，“这是单个视网膜细胞的显微照片”。那么怎样研究单个细胞呢？在这方面采用的是微电极技术。杨雄里向我们介绍，所谓微电极，就是尖端很细（通常小于1微米）的玻璃管，管内灌有电解质用以导电。尖端可刺入单个神经细胞，这样就可以把单个细胞活动时产生的神经脉冲记录下来。科学家还可以把染料（如辣根过氧化物酶）用电泳的方法通过微电极注入到单个神经细胞里去，从而把产生某种特定神经脉冲的细胞的形态，以及它与周围细胞间的联系显示出来。

　　为什么神经细胞能兴奋起来产生神经脉冲呢？原来，在神经细胞膜上存在微小的通道（离子通道），这些通道的开放或关闭将改变各种离子在神经细胞膜的内外的浓度，由于离子携带电荷，离子浓度所发生的变化就会产生膜内外电位的变化，这即为神经脉冲的基础。科学家们目前对离子通道的结构和功能的认识也有了长足的进展。在这方面，膜片钳位新技术起了重要的作用，已经为神经科学界所广泛应用。

　　记者在一张形似蛛网，红色触须四散张开的图片前停下，“这是视网膜胶质细胞的照片，那张开的红色触须是使用特异的抗体进行标记的特殊的受体和离子通道，而胶质细胞则用特殊的绿色荧光染料标示出来，叫做免疫组织化学双标技术，这也是神经科学中常用的方法。”

　　杨雄里告诉我们，在细胞、分子水平上的研究对于揭示脑和神经系统的工作原理已经取得了巨大的成功。“但是，正如知道了羽毛的结构，并不等于了解鸟是如何飞行的一样，对脑的功能还需要整合性研究，也就是运用新的技术去认识神经细胞组成的神经网络是如何运转以实现脑的功能，即回答脑科学最终需要提供答案的问题：我们为什么能听、能看、能思维、有意识、有情绪等等。”

　　常务副所长李葆明教授带我们参观了他所在的脑高级功能研究室。他领着记者来到一间实验室，向我们介绍如何训练大鼠操作行为任务，如何记录大鼠脑内的神经元活动，如何用药物增强或阻断大鼠的记忆。我们来到另一间实验室，一股强烈的动物气味扑面而来，原来这里饲养着几只猴子和猫。猴子的头骨上嵌着金属保护装置，显然它的头盖骨已经被打开并在脑内植入了记录神经脉冲的微电极。几只猴子一直盯着陌生的我们，不时做出害怕、躲避或攻击的架势。李葆明教授解释说，“那叫动物的朝向反应，尽量避开与猴子眼睛对眼睛的接触，否则它会“误读”你的意图，从而对你发动攻击。”在一个小隔间里，放着一台触摸式的电脑屏幕，研究人员就是用这个屏幕显示不同的图形让猴子辨认。在正确的触摸操作后，猴子能获得花生米或桔子水的奖励。猴子乐此不疲，研究人员将此时猴子脑内产生的神经脉冲记录下来，分析它与学习和记忆功能的关系。“通常，猴子的任务就是做它的行为，我们的任务就是记录与行为相关的神经元活动”。

　　采访结束时，李教授深情地说，“与如此聪明、活泼可爱的猴子相处久了，我们对它们充满感情。猴子（也包括其他实验动物）对我们探索自然奥秘，对提高我们人类的健康，做出了巨大的贡献，我们要感谢他们！”

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　　实验室备忘录

　　“脑功能和脑重大疾病的基础研究”项目组在有关单位推动了相关基地的建设，如在复旦大学推动了脑科学研究平台（脑研究院）的建设。各课题组在项目实施过程中均有实质性的国际合作（与日本、丹麦、美国等国）；并有相当一批优秀论文问世。由国际合作所产生的论文均标注有“受973项目资助”的字样，其中不少由项目学术骨干为通讯作者。此外，项目执行期间申请、授权专利共39项，获得国家自然科学二等奖两项及其他各种奖励多项，并有66人次在国际学术会议上作特邀报告。