成果將拯救數億人,獲得國際大獎的亞洲第一人胡海嵐到底牛在哪

最近中國科學家紛紛囊括大獎，充分彰顯了中國改革開放三十年以來在科技領域的投入，效果在不斷顯現，前段時間，沈樹忠拿下了地層學國際最高金獎(ICS Medal)。該獎由國際地層委員會於2004年設立，每四年頒發一次，每次僅有一人獲獎。之前全球獲此殊榮的科學家僅有四位，沈樹忠是第五位，也是第一位獲此獎項的亞洲科學家。而19年初，23歲的曹原榮等《自然》雜誌十大科學人物榜首。

而 7 月 17 日，第60屆國際數學奧林匹克競賽(IMO)，中國隊又拿下了第一，來自武鋼三中的袁祉禎和樂清知臨中學的謝柏庭更是拿到滿分。而無論是美國、加拿大還是紐西蘭的隊伍，隊伍裡幾乎都是清一色的亞洲面孔。查閱IMO 2019的官方網站你會發現：文森特·黃、丹尼爾·朱等選手的名字映入眼帘，就連美國奧數隊的總教練羅博深也是一名華人。

要知道，眾多國際頂級數學家都是出自國際奧林匹克競賽，比如拿下了菲爾茲獎的彼得·舒爾茨，陶哲軒、佩雷爾曼等。能夠拿到國際奧林匹克競賽滿分金牌的絕大部分都成為了優秀的數學家。

除此之外，7月15日，國際腦研究組織-凱默理基金會評獎委員會宣布：第12屆IBRO-Kemali國際獎的獲得者，為中國浙江大學醫學院神經科學研究中心的胡海嵐教授。

這是該獎自1998年設立以來，首次頒發給歐洲和北美洲以外的科學家。這個獎項兩年才頒發一次，年齡不能超過 45 歲。得獎難度之高，可以和數學界的菲爾茲獎並列。

這位被網友譽為「美女科學家」的胡海嵐教授，她的成就更將挽救全球數億人。

今天，就讓我們一起聊聊胡海嵐教授的美麗人生。1974年出生的胡海嵐是一位地道的江南妹子，是一位真正的學霸，數學物理成績都好的驚人，在高中就斬獲全國物理奧林匹克競賽一等獎，由此高三被提前保送北京大學生物系。

大學時期的胡海嵐

朋友問她生物系畢業以後幹什麼，胡海嵐曾幽默回答：「要麼研究細胞搞科研，要麼進醬油廠造醬油。」

1996年，從畢業畢業後，進入加州大學伯克利分校深造，胡海嵐的科研目標開始變得明確——揭開情緒的奧秘，掌控大腦神經環路的「編程」。

2015 年，胡海嵐接受了浙江大學的邀請，成為了浙江大學的一名生物學教授（這裡必須Diss一下山大，毀了全球知名的神經學家陳哲宇）。

在此之前，胡海嵐已經是全球知名的科學家，2012年就獲得「國家傑出青年科學基金」，2013年又榮獲得「明治生命科學傑出獎」。胡海嵐更是《nature》和《science》這兩家世界頂級學術期刊的特約審稿人，2018年2月15日，胡海嵐帶領她的團隊，在著名期刊《自然》雜誌同期刊發了兩篇研究長文,在業內引發轟動。

胡海嵐加入浙大，一下提升了浙大在該領域的含金量，也提高了浙大在全球的知名度。

胡海嵐主要從事情緒的神經編碼、抑鬱症發生的分子機制、及社會競爭的神經基礎等腦科學前沿方向研究，在這些領域裡取得了一系列既有理論意義又有潛在應用價值的系統性原創成果。

接下來我們就來介紹一下，她最為著名的兩項科研成果。

勝利者效應——強者只會更強

2017 年7月14日，浙江大學求是高等研究院系統神經與認知科學研究所和醫學院神經科學研究中心的胡海嵐團隊在《科學》雜誌發表了《勝負經歷重塑丘腦到前額葉皮層環路以調節社會競爭優勢》的研究論文，該篇論文第一次指出大腦中存在一條介導「勝利者效應」的神經環路，它決定著：先前的勝利經歷，會讓之後的勝利變得更加容易。」

早在2011年的時候，胡海嵐團隊就在《科學》發文，引入「鑽管測試」來研究小鼠的等級地位：在一段只能讓一隻小鼠通過的玻璃管道中，兩隻小鼠狹路相逢，一場不進則退的較量在所難免，而優勢者會在30秒內將對方推出管道。一群小鼠經過兩兩競爭，等級高低便一目了然。

當小鼠進行推擠或者抵抗住對方推擠的時候，大腦前額葉皮層（前額皮層掌控者人類的積極感情與消極感情的神經細胞活動）就會有顯著的增加。這項發現第一次向世界指出了調節社會競爭的神經基礎，位於大腦內側前額葉的腦區。

沒有經過強化的老鼠B

所以當胡海嵐團隊定向抑制內側前額葉腦區的突觸（大腦細胞之間連接、通訊的基本結構單元）強度，原本十分威猛的老鼠立馬就萎了，被輕易地趕出了玻璃管道。

基於上述發現，利用光遺傳學的方法（一種利用雷射來瞬時、特異激活神經元的手段），胡海嵐團隊在這項研究中進一步實時「操縱」了鑽管競爭的輸贏。並且發現，小鼠等級地位相差越懸殊，逆襲所需的「神經激活劑量」就越高，也就是越級打怪你要給的藍要更多。就好像你和一個200斤的人打架，所需要的鼓勵會比打100斤的人要更多。

當胡海嵐團隊多次增強原本瘦弱的小鼠時，奇蹟發生了，小鼠在沒有被定向增強內側前額葉腦區的突觸強度的情況下，依然將比自己更強壯、龐大的老鼠趕出了玻璃管道，變得所向披靡，無往不勝。而這個次數是 6 次，當勝利次數不足 6 次時候，原本變強壯的小鼠再沒有經過定向增強的情況下，依然會變得和以前一樣弱，而一旦超過了 6 次，就算沒有定向增強，它也會處於優勢地位。

胡海嵐由此發現，重複的勝利，增加了丘腦到前額葉皮層這個環路的連接強度。有可能使形成環路的神經突觸結構發生了整體的增多，也有可能是每一個神經突觸都變強了。

後來胡海嵐經過仔細的研究，發現了一個從中縫背側丘腦投射到前額葉皮層神經通路，當增加這一環路突觸連接的強度，就能介導「勝利者效應」。

胡海嵐團隊由此發現了「勝利者效應」背後的科學機制，第一次闡釋了『強者更強』的神經科學原理。也就說強者更強並不是一句虛話，而是具有科學道理的。

而且這種「勝利者效應」是具有遷移效果的，能夠從一種行為學範式遷移到其他的行為中。也就是說你原本學習很厲害，那麼這種勝利的感覺會遷移到你生活中的其他方面，你如果想要學畫畫，也會比別人更強。

為此胡海嵐團隊還設計了一項熱源爭奪戰的實驗，來驗證這個結論。在一個冰冷的方形盒子中，四隻小鼠對位於盒子角落的溫暖地帶展開競爭。先前被定向增強超過 6 次以上的小鼠，在熱源爭奪中也會更容易獲勝。

這是一項偉大的發現，意味著人可以通過教育的手段，扭轉先天的劣勢（如智商不夠突出、記憶力不夠發達），從而突破自己的極限，變得更加成功。

《科學》雜誌的評審專家認為，「這是一篇傑作，它運用了多種技術手段實現了對神經迴路的操控，向我們展示了令人驚異的而且清晰的行為現象及行為範式。」

當然這是同相比較而言，比如同樣兩個智商 80 的孩子小A小B，小A經過這樣的培訓加強之後，他所獲得的成就未來的發展會比小B更高，也就是說「歸功於大腦的可塑性，先天的弱勢也有可能被逆轉。這也是超常教育存在的相對合理性。

這有一個經典的例子，泰森鋃鐺入獄數年後復出，經紀人巧妙設計了兩場比賽，對手實力遠低於泰森。不出所料，泰森贏得了這兩場比賽。緊接著，泰森才戰勝了強大的對手布魯諾，再次獲得金腰帶，重新走上事業巔峰。

當然，如何強化呢？比如說通過比賽獲勝的方式增強孩子的自信心，賦予他這種「勝利者效應」，也可以通過正強化的方式去刺激他擁有這樣的意識。比如小孩還在很小的時候，還不能走路的他學會了推著車走，你通過鼓掌的方式表揚他，當孩子順利讀完一篇古詩的時候，你誇贊他，這都是正強化的方式，當然，正強化也不能適用所有行為，一些錯誤不合理的行為還需要通過負強化的方式抑制他。

我們大家都知道，抑鬱症走如此高負荷強壓力的社會變得越來越普遍。根據我國部分地區精神疾病流行病學調查結果估算：我國15歲以上人口中，各類精神疾病患者人數超過1億人，其中1600萬人是重性精神障礙患者，其餘大多數是抑鬱症、自閉症等精神障礙或心理行為障礙患者。

如何有效緩解抑鬱症這是眾多科學家都想要解決的問題，傳統理論認為，大腦中和情緒、活力相關的多巴胺、5羥色胺等單胺類遞質的減少引起了抑鬱症。目前的抗抑鬱藥物大都基於這一點來進行研發，但這些藥物起效的時間往往非常緩慢，需要幾周甚至幾個月，而且只對20%—30%左右的病人有效。

在此之前，胡海嵐就已經從分子與神經環路機制出發，通過蛋白定量質譜分析，電生理以及行為學等多種科學手段，首次證實了抑鬱症的發生和大腦內「βCaMKII」的蛋白激酶分子密切相關，它是調節神經活動的重要蛋白，當它出現在大腦中負責傳遞獎賞信息的核心區域並且表達水平過高時，就會抑制快樂因子「多巴胺」的分泌，並且充當失望使者將負面情緒傳遞給大腦，導致了快感缺失與行為絕望，這也是抑鬱症的核心症狀。。

她還發現，在誘導抑鬱的壓力刺激 下，外側韁核中 βCaMKII 的表達上調並通過促進 GluR1 進入突觸等變化導致韁核過度興奮，從而增強了外側韁核對下遊腦區腹側被蓋區VTA與中縫背核DR的抑制，進而導致了快感缺失與行為絕望。

利用RNA幹擾特異性地在外側韁核降低 βCaMKII 分子的表達可以逆轉天生抑鬱大鼠模型的抑鬱行為表型。

而胡海嵐團隊在上次研究成果的基礎上進一步找到了快速抗抑鬱分子的作用機制，推進了人類關於抑鬱症發病機理的認知，並為研發新型抗抑鬱藥物提供了多個嶄新的分子靶點。

首先，我們要搞清楚一點，負面情緒是怎麼操控人的？它們用到的主要方法是：刺激神經元進行簇狀放電。

正常情況下，大腦神經元會通過單個放電，向下遊傳遞信息。但是如果發電模式變成高頻的簇狀放電，抑鬱症就會發生。

胡海嵐研究團隊利用光遺傳技術，誘發外側韁核的簇狀放電。結果發現：原本不抑鬱的老鼠，也瞬時地表現出多種典型的抑鬱行為。

老鼠抑鬱有啥表現呢？老鼠喜歡吃甜品的，正常的老鼠看見甜品，會很激動，而抑鬱的老鼠就不會，把它們放到水裡，它都不會選擇掙扎一下。

經過對老鼠的仔細研究，胡海嵐發現老鼠外側韁核的簇狀放電，依賴於大腦中最主要的興奮性遞質穀氨酸受體NMDAR。而K粉，作為NMDAR的阻斷劑，能完全阻斷外側韁核神經元的簇狀放電。K粉是指分離性麻醉劑。主體成分醫學上稱氯胺酮，全名為 2－鄰－氯苯基－2－甲氨基環已酮，是苯環已哌啶(PCP)的衍生物。K粉原本是毒品，現在也被運用於藥物之中。普通人是不能擁有的，否則會享受警察先生的24小時服務。

氯胺酮是K粉的主體成分，近年來，氯胺酮作為新型抗抑鬱藥物，由於其快速的抗抑鬱作用（在幾小時內改善情緒），以及能夠在很多（>70%）「難治型抑鬱症患者」中取得療效，被譽為整個精神疾病領域近半個世紀最重要的發現。

而胡海嵐將氯胺酮給藥於抑鬱大鼠的外側韁核，能快速緩解大鼠的多種抑鬱症狀（包括它的「行為絕望」和「快感缺失」）。

也就是說胡海嵐團隊通過研究得出結果，氯胺酮會阻斷大腦中外側韁核的特殊放電方式——簇狀放電，從而抑制住抑鬱症。

胡海嵐團隊的研究成果首次揭示抑鬱症的形成和大腦中一個反獎賞中心—韁核的簇狀放電方式密切相關；提出了全新的氯胺酮快速抗抑鬱機制，即通過阻斷簇狀放電從而釋放對獎賞中心的抑制；首次發現膠質細胞調節神經元放電方式的特殊結構—功能關係；針對阻斷簇狀放電的思路，為開發新型的快速抗抑鬱藥物提供了多個嶄新的分子靶點。

但是氯胺酮作為一種毒品，在臨床上作為抗抑鬱藥物使用有很大局限，科學家一直在尋找更安全有效的抗抑鬱藥物。

所以胡海嵐團隊經過更為細緻的研究，又揭示了另外一個快速抗抑鬱分子靶點——存在於膠質細胞中的鉀離子通道Kir4.1，對引發神經元的簇狀放電至關重要。外側韁核的簇狀放電，依賴於大腦中最主要的興奮性遞質穀氨酸受體NMDAR。而K粉，是作為NMDAR的阻斷劑，能完全阻斷外側韁核神經元的簇狀放電。

基於此，胡海嵐團隊在研究中，陸續指出穀氨酸受體NMDAR、T—VSCCs、Kir4.1作為快速抗抑鬱分子靶點的有效性，為新的抗抑鬱症藥物研發提供了新的可能。也就是說K粉為什麼會起作用，是因為阻斷了穀氨酸受體NMDAR，那麼我們只要找到另外一種藥物，隔斷NMDAR，那麼外側韁核神經元的簇狀放電，抑鬱症就可以被治癒了。

胡海嵐和學生們的約定：發一篇文章，開一瓶香檳！

這就是胡海嵐教授在著名期刊《自然》雜誌一期雙刊的由來,

胡海嵐的這項成果將惠及中國上億人，藥廠會根據她的研究成果研製新的抗抑鬱藥。胡海嵐說：「雖然藥物研發的道路很漫長，但是我們已經看見了曙光，並且邁出了第一步」。

在IBRO官網的授獎依據中，評獎委員會這樣描述胡海嵐的貢獻：

此獎為表彰胡海嵐教授在「情緒和情感行為的神經生物學基本機制」這一腦科學前沿領域，所取得的令人敬佩的成就。這些成就得益於她對系統神經科學中尖端前沿技術的駕馭，而她本人正是這些技術的開拓者之一。

除此之外，胡海嵐還利用一項名為TAI-FISH的新技術解釋了各腦區對於喜好或者厭惡的情緒反應編碼模式。闡明情緒因素如何影響學習和記憶的分子和細胞學機制；並首次揭示內側前額葉腦區的神經活動在社會等級行為中的重要作用。

胡海嵐教授的目標是找到大腦中和每種基本情緒相關的神經環路，也就破解了情緒的密碼，乃至一些心理疾病的「命門」，抑鬱症只是一種，今年才 45 歲的胡海嵐還很年輕，讓我們期待她的團隊可以做出更多成果，她曾寄語年輕人：爬最高的山，走最遠的路，看最美的風景，不忘初心。

讓我們最後一起祝賀胡海嵐教授。