成功是成功之母

過去，科學家對這個概念只能從心理學的角度進行分析，對它背後的生物學機理一無所知。通過胡海嵐團隊的研究，這個效應本質上的「物質基礎」被找到了。

▎全文共3390字，閱讀大概需要7分鐘。

成功是成功之母

作者 | 王嘉興

編輯 | 秦珍子

在一條狹長的透明管道中，兩隻黑色小鼠狹路相逢。它們先是對峙了數秒，試圖用眼神嚇退對方，然後開始互相推擠。

在小鼠的世界裡，這是奪取社會地位的戰鬥，成功把對手推出管外的小鼠能享受更高的特權。勝負可以被人類掌控，研究人員只需要拿激光對著它們的大腦輕輕一照，本來在管道里威風凜凜的小鼠就會立即輸給自己的手下敗將。

人常說失敗是成功之母，但在神經科學的層面，成功才是成功之母。當小鼠連續獲勝時，它會在競爭中變得更加努力、勇猛，能打敗更強大的敵人。

▎從左至右分別為范鄭曉、周亭亭、胡海嵐、朱鴻。

當地時間2017年7月13日，頂級期刊《科學》雜誌刊登了浙江大學求是高等研究院和醫學院神經科學研究中心胡海嵐團隊的研究成果。這是人們首次對影響社會競爭的大腦前額葉皮層實現控制，也是第一次發現「勝利者效應」 （The winner effect）的神經生物學基礎。

《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。」

「這個研究曾經在原地徘徊過很久。但最後最關鍵的LTP實驗進展非常迅速，不到3個月時間就得到了理想的結果。」指導研究工作的胡海嵐教授向中國青年報·中青在線表示，這項研究將幫助我們理解一些疾病的機理，為社會行為相關的疾病提供治療思路。「重要的是在提高小鼠競爭力的同時，我們並沒有簡單地使它們更好鬥，增加攻擊性，或者改變它們的社會認知。」

世界上第一個知道這個秘密的人

為了進行實驗計劃里非常關鍵的一步，周亭亭連續幾天沒吃午飯。

她需要用高頻的光照刺激小鼠大腦通路，觀察光反應信號的變化。那是她第一次接觸類似實驗，調試難度特別大，時間又很緊，得不到數據就無法進行進一步研究。

看到儀器上本來平穩的光反應信號有了增大的跡象，周亭亭心中暗喜。「可能要做出來了！」她想。

過了一會兒，屏幕上的線條有了明顯的上揚，周亭亭轉身就往隔壁胡海嵐教授的辦公室跑。得知喜訊的胡海嵐和周亭亭對視了一眼，穿著拖鞋就往實驗室跑。

那天是個大晴天，實驗室的同學都湊到她那兒看結果。做實驗需要安靜，但興奮的情緒在整個實驗室發酵。

▎兩隻小鼠正在試圖把對方擠出管道

在實驗室的另一頭，對小鼠大腦的改造正緊張地進行著。身穿白大褂、戴著口罩和手套的研究者正專註地把注射器中的液體推進小鼠大腦。

那是一種被改造過的、搭載了特殊基因的安全病毒，就像裝著貨品的快遞盒子。研究人員把它們定點運送到小鼠大腦某個區域後，它會在那裡自動完成拆包和組裝，等待被喚醒。

沒有外界刺激時，它們對小鼠的大腦不會產生任何影響。一旦小鼠接受了特定藥品的腹腔注射，或是腦部某區域被激光照射後，這些被提前安置的受體就會對神經細胞產生作用，讓它沉默或興奮。

這種使用藥理遺傳學或光遺傳學影響大腦特定區域的方法是國際前沿的實驗手段，它能像外科手術一樣，精準地作用於目標位置。藉助這項技術，胡海嵐團隊得以確認小鼠大腦的中縫背側丘腦投射往前額葉皮層的神經環路就是產生「勝利者效應」的神經環路。

「勝利者效應」是一個心理學上的概念，大意是先前的勝負會影響生物在後續競爭中的發揮。在實驗中，周亭亭發現在刺激小鼠大腦的前額葉皮層、幫助它贏得鑽管比試後，即使研究人員停止干涉，有的小鼠仍然保持著較強的競爭性，這正是「勝利者效應」。

周亭亭很激動。在相當長的時間裡，她往往做夢都在做實驗。她曾經早上5點就爬起來工作，結果卻度過了一個「萬念俱灰的早晨」。

她邊做實驗，邊在實驗室的討論群里直播著進展。胡老師幾乎每次都是第一個回復消息的人。

胡海嵐總是待在實驗室里看資料或是與學生聊課題。午飯和晚飯她常常和學生一起去食堂，邊吃邊交流研究情況，第一時間了解實驗室各個方向的實驗進展。研究組每周都會開組會，還會就國際上最新的研究成果展開討論。

一次會議交流中，胡海嵐聽到一個義大利的神經科學家報告即將發表的論文，他發現當動物被打敗時，從丘腦到前額葉皮層的環路中，神經元連接強度會降低。「我們就聯想到動物勝利時，類似的區域可能會發生相反的變化。」胡海嵐教授向中國青年報·中青在線表示，「如果無線索地去找，也許需要很久才能找到相關區域，但我們很幸運，能從別人的工作中得到提示。」

有了這個基礎，胡海嵐團隊馬上設計了實驗，人為削弱或增強這個神經環路的連接強度，觀察對「勝利者效應」是否有影響。很快，周亭亭就積累了足夠多的數據，驗證了猜想。

「你是世界上第一個知道這個秘密的人。」拿到結果的時候，胡海嵐對周亭亭說。

用自己的大腦研究大腦怎麼工作

早在2011年，胡海嵐的研究團隊就對小鼠的神經環路進行研究，在《科學》雜誌發表了有關社會等級的研究成果。

對小鼠而言，鑽管測試不只是一場競賽，它體現著小鼠的「社會等級」。獲勝者會擁有更多食物和領地，在求偶時佔得先機，還能拔下看不順眼的「鼠小弟」的鬍鬚。

在那項研究中，他們初步確認了影響小鼠社會競爭的大腦區域。那時，光遺傳學研究還是一個相當前沿的技術。2011年的文章發表之後不久，他們第一次對這個腦區進行了光遺傳學的實驗，在試驗的第一隻小鼠上就取得了成功。

「當時沒想過這麼快就能做出來。」談起那段經歷，胡海嵐的聲調明顯上揚，「本來以為要摸索很長時間，比如光照強度、照射位點什麼的。」從2008年12月回國算起，胡海嵐和她的團隊每隔一兩年都會發表重量級的論文，好運氣似乎一直眷顧著他們。

胡海嵐把運氣的垂青歸因於思考。在她看來，大腦和宇宙黑洞一樣，是地球上最神奇的存在之一，也是挑戰人類智力的極限之地。「因為我們是在用自己的大腦研究大腦怎麼工作。」

到了碩博連讀的第六年，周亭亭還是常常感到緊張，每天晚上都會計劃和演練第二天的實驗內容。「睡覺之前一直都很忐忑，做實驗的時候也很忐忑，不知道技術過不過關，效果會不會好。」

胡海嵐對學生和實驗的要求都很高，她喜歡反覆追問學生研究的細節。組裡同學彙報工作時，她會參考國際會議的標準，會隨時糾正實驗設計、邏輯上的漏洞。她會指出每一頁PPT的問題，追求簡潔明朗。她要求學生在作報告時語氣、語調要自信，「否則很難說服別人。」

胡海嵐不對學生每個月待在實驗室的時間做硬性要求，但每天一大早就有學生來實驗室工作，一直到夜很深了，顯微鏡前還有戴著手套和口罩觀察現象的人。「科學就是這樣，失敗總是更多。但偶爾的成功，能激勵人很久。」

就算周亭亭拿到的是與預期完全相反的數據，她都會感到驚喜。做完上個階段的研究時，她在朋友圈留下了這樣一段話：「像是暗戀的人回眸沖你笑了笑，讓人想入非非，然而心裡很清楚這只是回眸一笑而已，距離修成正果還差吃個飯看個電影牽個小手確定戀愛關係吵架和好等步驟……」

值得探索的科學問題不一定都要立即被應用到生活中

建立自己實驗室的時候，胡海嵐把「情緒的神經機制」選做主要研究方向。在神經科學的領域裡，對情緒的研究遠遠落後於對學習記憶機制的研究，有更多的未知。

都柏林大學的心理學教授伊恩·羅伯遜曾著書《勝利者效應》。書里講到，美國拳王泰森出獄後，他的經紀人先是為他安排了兩場對手實力很弱的比賽。泰森通過這兩場比賽重建了自信心，後來一舉擊敗了實力強大的布魯諾，奪回了金腰帶。從動物到人類世界，「勝利者效應」廣泛存在。

過去，科學家對這個概念只能從心理學的角度進行分析，對它背後的生物學機理一無所知。通過胡海嵐團隊的研究，這個效應本質上的「物質基礎」被找到了。

胡海嵐很享受這種追根溯源的感覺。在她看來，這種由好奇心驅動的基礎研究也許不能即刻應用到日常生活，但往往會在意想不到的地方帶來意外的驚喜。比如，半個世紀前生物學家在黃石公園的熱泉里好奇地研究能在沸水裡存活的微生物時，並沒有立刻聯想到這將會催生出現代基因重組技術最重要的工具－限制性內切酶。胡海嵐相信，對人類情感、行為本質特徵的探索，最終也將會造福人類。

她也承認，目前得到的結果都是非常基礎的結論，「勝利者效應」可能也被其他人類未知的神經環路影響，還遠未達到能應用到人體或疾病治療等方面的程度。

在過去的研究中，科學家還發現了大腦中與其他情緒有關的區域，讓人類知道恐懼心理的來源，知道影響焦慮的神經環路……儘管如此，針對特定大腦區域準確注入功能性藥物還是一個巨大的挑戰。下一步，胡海嵐還準備研究前額葉皮層的下游區域如何表現情緒的影響。

在實驗室里，小鼠住在動物房的「四人間」，水和食物供應量充足。每一間都貼著標籤，註明它們的大腦被怎樣處理過，也貼著周亭亭等「主人」的名字，遠看像一座充滿現代感的摩天大樓。

那裡不僅是小鼠的戰場，也是腦神經科學家追求下一場勝利的地方。

———

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！