诺奖得主爱德华夫妇:科学界罕见的“神雕侠侣”
2015-10-10东亮
东亮
今年51岁的梅·布里特,出生于挪威福斯纳沃格。她与比自己大一岁的老公爱德华·莫瑟尔,分别在两座不同的北极岛屿上长大,在那里夏季似乎是永恒的,而在漫长的冬季,唯一照亮地面的似乎就只剩下天空中的北极光。
长大后他们都在首都奥斯陆大学学习心理学,爱德华结识梅,是在1983年朋友举办的联谊会上。令他印象较深的是,由于偏爱蛋糕和巧克力之类的甜食,当时她的身体有点微微发胖,但是梅从来不会在乎非要保持窈窕的身材,她说“饮食是人生一大乐趣”。尤其梅的直率和热情,让很多人都很喜欢她。
梅也喜欢泡吧,喜欢交朋友,有一次爱德华故意坏坏地问她,你不上课的时候干什么?她说,“那一定是昨晚宿醉,一睡睡到天黑了!”他顿时被女孩的幽默逗得大笑。她说自己安静的时候会整天不出门,想热闹的时候甚至可以和男生一样大口喝酒。她直言 “我爱的人一定是非常爱我的,要帅,我们做爱的时候可以很疯狂,但在精神上彼此独立,互不侵犯,虽然可以被互相感染……”爱德华很快就喜欢上了这个个性辣妹。
有趣的是,当时两人都在迷惑,究竟自己要研究什么课题?而与此同时他俩又都开始意识到,自己的真正激情在于对神经科学以及大脑科学方面的研究上。
带着年轻人之间的罗曼蒂克故事,还有在学术上的好奇心,他们开始了一项使命——找出大脑控制行为的背后机制。于是,两人前去拜访该校具有显赫声望的电生理学家皮尔·安德森,并请求跟随他做本科毕业课题。
当时安德森正在开展对大脑海马体区域神经细胞活动的研究——这是大脑中一个与记忆有关的区域。此刻,两位学生决心将细胞的精确活动机制与动物行为联系起来。但这位神经科学家,对他们的能力却表示怀疑。
没想到这两位年轻人非常坚持,不答应就不肯离开他的办公室。于是安德森最后只能妥协,给他们指定了一个听上去相当简单的课题:在保持小鼠对环境信息记忆能力的情况下,你最多可以切除小鼠大脑海马体的多大一部分?
一对恋人接受了这项挑战,并很快有了重大发现。在当时,科学家们普遍认为海马体是均一的。但爱德华和梅发现,海马体的一侧在空间记忆方面要比另一侧重要得多。这一经历让他们意识到详细大脑解剖工作的重要性,这一点后来在他们的职业生涯中被证明是无比宝贵的一课。
1984年,当时还是本科学生的两人登上了非洲坦桑尼亚境内的乞力马扎罗山山顶,并在这里交换了订婚戒指。但因为山顶的温度实在太冷,他们不得不用最快的速度完成戒指交换,然后赶紧戴上手套。此时的两人已经设想好了他们未来共同生活的样子:先生孩子,然后去国外做博士后研究,最后在世界的某一个地方建立自己的实验室。
大学刚毕业,他们就举行了婚礼,然后又一同赴英留学。1995年,两人同时获得神经生理学博士学位。
接着,梅·布里特又和老公一起成为爱丁堡大学的博士后研究员。随后,两人双双收到约翰·奥基夫教授的实验室发来的邀请,在伦敦大学做访问学者。
“我们如何知道自己身处何方?我们怎么找到从一个地方到另一个地方的路径?我们如何存储这些信息,从而能够在下一次立即找到这条路?”1971年,奥基夫就发现了构成这一体系的第一个组成部分。他发现,大脑的海马体里有一种特殊的神经细胞,每当老鼠身处屋子的特定位置时,这种细胞的一部分就会被激活。而当老鼠到了房间内的其他位置时,另外一些细胞则被激活。因此他认为,这些“位置细胞”构成了房间位置的一幅地图。
奥基夫对这个发现十分惊喜,但他也意识到,除了位置细胞,人的大脑中必然还存在着其他作用的“导航细胞”,比如计算距离、感知方向等。
当时这一研究领域非常热门,对大脑细胞科学非常感兴趣的梅·布里特和丈夫,就一头扎了进去。他们希望最终帮导师揭开这个难解之谜。
1996年,夫妻俩意外收到挪威科技大学的助理教授职位邀请。当时两人有点犹豫不决:如果接受,就将意味着前往一个远离世界学术研究中心的偏远之地,一个名不见经传的小型大学单打独斗。但却可以在一个地方一同工作,并且研究领域也是对口的。于是小两口最终接受邀请,回到了挪威。此时,一同回国的还有他们的两个小宝宝——一个蹒跚学步,另一个还是婴儿。
在特隆赫姆这个离北极圈仅300多公里的地方安顿下来,并不是一件容易的事。他们还必须白手起家,在一间地下室里建立起自己的实验室,另外还要建立一个实验动物设施。幸运的是,夫妻俩得到了欧盟研究委员会的一笔巨额资助。
建起自己的实验室后,夫妻俩开始研究位置细胞:将电极直接植入小鼠的海马体,并记录当它在一个大盒子内自由奔跑时产生的大脑信号。这些信号会被送入计算机,并匹配这些神经细胞被激发时小鼠在盒子中所处的位置。
經过多次实验,夫妻俩注意到,内嗅皮层区域的神经细胞,会在小鼠通过某一特定点的时候发生激活,这一点和海马体区域的位置细胞很像。当盒子里的小鼠正忙着到处在盒子底部找巧克力碎块吃的时候,二人在一旁专注的观察它们的行为,而计算机则不断记录着小鼠的大脑神经细胞信号,并在位置图上进行绘制。很快,一个图形模式渐渐清晰起来——那是一个呈六边形的网格形状,就像一个蜂巢。
在盒子里并没有六边形状存在,这一形状是在小鼠的大脑内抽象地形成并叠加于环境背景之上的,当小鼠经过这一抽象六边形上的某一点时,某一对应的神经细胞就会被激活。这是一项重大的发现——这是空间的大脑语言,大脑正是依靠这种语言来刻画周围的空间环境的。
就在导师奥基夫发现大脑“位置细胞”34年后的2005年,梅·布莱特和老公,又发现了大脑定位机制的另外一项关键组成部分:他们将其称为“网格细胞”。这种细胞能够产生一种坐标系统,从而使得精确定位与路径搜寻成为可能。二人的后续研究,揭示了位置和网格细胞是如何令定位和导航成为可能的。
大脑内的定位系统,被称为大脑中内置的“GPS”,它让我们能够在空间中实现定位,揭示了高等认知能力的细胞层面机制。夫妻俩对“网格细胞”的这一发现,解答了一个困扰哲学家和科学家们长达数世纪的谜团。
结婚超过28年,并没有让他们对大脑科学的研究兴趣有丝毫减弱。好玩的是,夫妻俩会在早餐时间讨论和“网格细胞”相关的话题,也会在清晨的实验室会议中进行更加细致的探讨。夏天夜晚,在附近的小餐馆吃饭时,梅和老公仍然会津津有味的交流这些。在外人眼里枯燥乏味的学术研究,在他们这里却变得妙趣横生,比烛光晚餐都浪漫。
夫妻俩能非常舒适和谐地工作,是因为他们有很多共同的兴趣。比如:两人都喜爱户外运动,梅·布里特三天两头会在他们位于海边的房子附近起伏的山地跑步,而先生则会在周末出去徒步行走。他们两人都对火山充满热情,这也是为什么他们两人会在非洲一座休眠火山的山顶订婚的原因。如今他们已经一同攀登了世界各地的许多座高山,包括阿尔卑斯、新疆天山托木尔峰等等。
当进行工作时,他们逐渐形成了某种分工合作的方式。丈夫更多的进行计算与理论工作,而妻子则负责实验室管理以及人员管理,并承担更多的实验工作任务。夫妻俩还约定,每次去参加会议时都只去一个人,这样就能有另一个人留在实验室繼续工作。
2013年,美、德三位科学家因为发现了细胞“运输”的秘密,获得当年诺奖。令梅·布莱特女士做梦都没想到的是,她和老公以及导师约翰·奥基夫因为发现了大脑中的“定位”细胞,竟获得2014年诺贝尔生理学或医学奖。
按照惯例,诺奖委员会会打电话通知诺奖得主,并记录下他们第一时间的举动。接到电话时,梅当时正在实验室开会。当时和同事讨论研究数据的过程太有趣,差点没接到电话。在得知获奖后,她说自己简直“震惊了,一直在哭”。接着又像孩子般兴奋得手舞足蹈,同事们马上用生日歌的曲调唱着“祝你得奖快乐”,与她一同喝香槟庆祝。欣喜若狂的同时她也有一丝遗憾,老公此刻正在飞往德国慕尼黑的飞机上,她无法联系到对方,第一时间和他分享自己的喜悦。
尽管知道得晚了点,但爱德华却有了更多惊喜。当全世界都知道他是诺奖得主时,唯有他一人还在飞机上对此一无所知。因此,当诺奖消息宣布一个半小时之后,他走下飞机时震惊了,慕尼黑机场的官员们亲自向他祝贺,人们拿着鲜花在机场迎接,这时他才知道自己得奖了。爱德华打开手机才发现,自己有“120个未接来电”。
梅·布里特的好友——中国科学院院士、神经生物学家段树民说,以前我们治疗老年痴呆症,可能只知道是老年人的记忆力下降,记不住事了。对于这种病的治疗,一直没有发现有效的预防和治愈的方法。
“定位细胞的发现,让我们知道老年痴呆症病人经常迷失方向,与空间记忆功能受损有关。如果从这类患者的网格细胞入手进行治疗,可能就会非常有效。”
多一点激情和好奇,让枯燥乏味的工作变得充满情趣,这也许就是这对挪威夫妻成功的秘诀,以及对我们的最大启示。