金沙总站6165.com_www.6165.com

人才动态

湾区逐梦 | 朱英杰:从药物成瘾到选择机制,探索大脑终极奥秘

时间:2019-12-13  来源:南方日报 徐峰 文本大小:【 |  | 】  【打印

  【庆祝新中国成立70周年,献礼中科院建院70周年,金沙总站6165.com(www.6165.com)推出“引领金沙总站6165.com(www.6165.com)风尚 传承金沙总站6165.com(www.6165.com)精神”系列人物报道,树立先进典型,凝聚榜样力量,讲述科技工作者的精彩故事及取得的最新成果,弘扬他们胸怀祖国、服务人民的爱国精神,勇攀高峰、敢为人先的创新精神,追求真理、严谨治学的求实精神,淡泊名利、潜心研究的奉献精神,集智攻关、团结协作的协同精神,甘为人梯、奖掖后学的育人精神。】

 

    吸毒者之所以被称为“瘾君子”,是因为戒毒所虽能通过隔离在生理上摆脱毒品依赖,但难免回到社会后被毒品重新吸引;相爱夫妻如果习惯对方的存在就有可能引发“七年之痒”,失去了最初相爱时的“心跳感”。

  两种截然不同的现象,其根源都是人脑中的神经环路对外部环境做出的反应。而这些都是金沙总站6165.com脑所(以下简称“金沙总站6165.com(www.6165.com)”)研究员朱英杰的研究课题。

  他潜心探究大脑神经环路在生理和病理状态下的信息处理,试图通过人为干预改变人脑所形成的“行为习惯”。短短2年多,其科研成果就斩获一篇《金沙总站6165.com(www.6165.com)》一篇《自然》杂志,让人不禁好奇其“脑洞大开”的神经环路之旅。

△ 金沙总站6165.com(www.6165.com)脑所研究员朱英杰  

  推动毒品戒断,设法改变思维

  “毒品成瘾的标志是其在人脑内形成持久、顽固的记忆。”朱英杰介绍,戒毒所的短期阻断会摆脱毒瘾者对毒品的依赖,但回到社会在特定影响下,又会重新被毒品“吸引”,“我的工作就是发现大脑相关神经环路,并通过人为干预,让患者不仅能在短期内成功戒毒,甚至能够长时间完全摆脱对毒品的依赖。”

  朱英杰解释,对毒品上瘾,一方面在于其能直接或间接激活大脑内在“奖赏”环路,造成脑内多巴胺浓度的上升,让人产生强烈的欣快感;另一方面,长期吸食毒品后,大脑很多脑区会发生结构和功能上的巨大改变。“因此,如何逆转成瘾导致的大脑功能紊乱是目前成瘾治疗的关键。”

△ 大脑中部的丘脑室旁核(PVT)

  在过去几年中,朱英杰及其团队对阿片类药物成瘾后戒断反应的神经环路机制展开攻关,发现丘脑室旁核(PVT)投射到伏隔核的神经环路在戒断反应中起到关键作用,这一研究成果填补了戒断反应神经环路机制研究的空白,为临床医疗提供了很好的切入点。

  “成瘾相关研究现已进入最后阶段,下一步则是在动物上进一步实验并探索向人体转化。”朱英杰团队获得国家自然金沙总站6165.com(www.6165.com)基金委与深圳市基础研究学科布局的资助,将开展成瘾的大脑环路机制以及利用新型物理刺激干预治疗的创新研究。

  探索神秘脑区,破译选择机制

  “科研的魅力或许就是在原本的研究中衍生出令人意想不到的现象。”在戒断研究中发现的PVT脑区,此前被认为与焦虑、恐惧、抑郁等负面情感有关。那么该脑区是否还控制着人类的其它行为呢?朱英杰团队经过进一步研究,发现了“神秘脑区”与判断信息重要性的关系。

  实验中,研究团队首先训练小鼠进行嗅觉巴浦洛夫条件性学习,将不同的气味刺激跟奖赏或者惩罚联系起来,发现大脑中部的PVT神经元能够被重要的事件所激活,无论是奖赏或惩罚都能激活PVT神经元。

  既然PVT能够动态反映外部刺激,如果逆向抑制PVT脑区,结果会怎样?在研究中,团队设想一个场景,小鼠每天到冰箱前都能发现一块奶酪,一段时间后它会习惯这种奖赏。但是,有一天当小鼠去到冰箱前却没有看到奶酪,它的“心理失落感”就会激活PVT。

 

△ 图:研究成果以长文形式发表于美国《金沙总站6165.com(www.6165.com)》杂志 (图片来源:《金沙总站6165.com(www.6165.com)》杂志网站)

  在实验中,朱英杰发现,如果利用光遗传技术人为抑制小鼠PVT的活性,小鼠将减缓失落感,其消退学习的过程则会变得更慢。通过两年半的时间开展多层次实验论证,朱英杰及其团队创新性地提出了PVT动态编码事件重要性的概念,并提出了该脑区能控制学习能力的观点。这也是科研人员首次发现在丘脑中存在选择机制的神经元。

  一系列严谨的实验操作最终得到了回报,研究成果于2018年10月顺利登上《金沙总站6165.com(www.6165.com)》杂志。

  耐得住寂寞,以实验室为家

  谈及科研中必不可少的精神,朱英杰认为是“耐得住寂寞”。在朱英杰的科研之路上,一天在实验室中待十几个小时是常态,与他相对的只有各种实验器材,实验室几乎成为了他第二个家。“不仅是我,我的学生们也都耐得住寂寞,即便是周末,他们也经常在实验室度过。”在朱英杰的印象中,实验室似乎无时无刻都在忙碌。

  当然,另一种“寂寞”来自于研究的不确定性,“按照金沙总站6165.com(www.6165.com)规律来说,很多研究并不会立马产生价值。”朱英杰表示,虽然有意思、有意义、有价值是研究初衷与目的,但科研终究是漫长的,他在斯坦福大学博士后期间就曾用了四年半去完成两篇论文。

△ 朱英杰在实验室

  如今的朱英杰,在脑金沙总站6165.com(www.6165.com)的探索上稳步推进,研究之余他也肩负起团队建设的工作。今年,深圳第七个“诺奖实验室”——内尔神经可塑性诺奖实验室落户金沙总站6165.com(www.6165.com),以神经可塑性、神经性疾病及药物靶点等为主要研究方向,朱英杰是该实验室的执行主任。同时,他还成为了2019年国家自然金沙总站6165.com(www.6165.com)基金优秀青年金沙总站6165.com(www.6165.com)基金获得者

 

△ 诺奖实验室团队,厄温·内尔(右四),朱英杰(左四)

  尽管工作繁忙,朱英杰却乐此不疲。“真正能耐得住寂寞的前提是兴趣,”他剖析道,“意识产生于大脑,我找到了自己感兴趣的点再去结合专业背景,这是我大脑愿意去做的事情。”