4月12日下午,在37000cm威尼斯仙林校区的图书馆报告厅,诺贝尔生理与医学奖获得者,现任哥廷根马克斯•普朗克生物物理化学研究所所长,刚获得我院授予的名誉教授的Erwin Neher(埃尔温•内尔)为我院师生作了一场题为“Brain signals: Communication and Information Processing in the Central Nervous System”(大脑信号:位于中枢神经系统的交流与通信处理过程)的精彩学术报告,与同学们畅谈他在科学研究背后的故事,并探讨关于神经科学领域的前沿话题。
诺奖背后的故事
有志于科学研究的同学常会对诺贝尔奖怀有敬仰与憧憬,那么内尔教授是如何发现膜片钳技术——这项使他走上诺贝尔领奖台的重要成就的呢?一切源自于一个改进的想法和多年的不懈努力。当时神经科学界存在一种电压钳技术,但是这会破坏细胞膜的结构,于是内尔教授和他的同伴伯特•萨克曼教授想到了借助一个玻璃管的方法,让其吸附在细胞表面而不破坏细胞膜。经过了几年的实验和改进后,他们最终发现细胞内离子通道,开创了膜片钳技术,从而阐明了心脏病、糖尿病、癫痫病等疾病的发病机理,在神经科学及细胞生物学界引起革命性的影响,使得他们在1991年获得诺贝尔奖的青睐,至今这一基础性成果仍在学界和医学应用中发挥着重要作用。
学生时代的选择
像不少同学一样,内尔教授也曾经历过对物理和生物这两门学科的取舍选择。难道鱼与熊掌不可兼得吗?想到物理学习所提供的建模思想,他选择了先学习物理,而事实证明这是正确的。多亏物理带给他的建模思想,使内尔教授在后来的生物学习中能轻松地掌握生物的背景知识和理解生物系统,在研究中把二者更好地结合起来,从而在物理与生物的交叉领域中取得今日的成果。
大脑信息处理过程带来的视觉欺骗
讲到大脑的信息处理过程,为了使同学们更好理解,内尔教授以电脑作为比喻,分析大脑和电脑在信息处理过程的相似性和差异性特征,从分子、细胞、细胞网络这三个层面解释了神经处理过程的不准确性,这与真实的世界是不完全一致的,从而引起了视觉欺骗。内尔教授给出了几张有趣的图片作为例证,让大家发现两个看似一样长的物体其实并不等长,看似明显的颜色其实并不存在,而这些都是视觉欺骗的缘故。
讨论到这个问题,有位同学则提出了一个很有意思的设想,既然神经系统和电脑系统存在诸多相似性,那么能否通过电脑来模拟视觉的处理系统,进行采光和处理,并将它接入神经元,从而帮助盲人获得人工视觉呢?内尔教授对此前景也表示了欣赏,谈到目前这方面的研究虽然还存在很多困难,但同样是很有希望的。
困难与希望同在
谈到目前在他的研究中存在的最大的困难,内尔教授表示在于基础的神经细胞联系与神经系统的高级功能之间如何衔接,怎样通过神经细胞的相互联系而产生高级功能如记忆、认知等。
另外,对于当今神经科学最具前景的研究方向这一问题,内尔教授认为是神经退行性疾病,比如帕金森这类疾病,它的前景在于这里还有很大的未知并值得探索,而困难则在于其神经细胞的联系非常复杂,这都有待神经科学家们的进一步探索和解决。(新闻中心 黄晓文)