2023年钟情脑科学探索新天地.docx

钟情脑科学,探索新天地 汲晓奇 眼睛是心灵的窗户，视觉那么是人类认识世界、了解世界的重要渠道之一。作为人类出现的重要标志，直立行走使远古人类的视野更加开阔，从而加速了大脑进化的进程，并逐渐学会了使用工具。工具的使用是一个极其复杂的过程，需要眼睛、大脑、手等一系列神经、骨骼、肌肉等的密切配合才能实现。因此，能否制造和使用工具也成为人与动物的根本区别。 人类的视觉究竟是如何引导手部完成动作的？大脑究竟又是如何将视觉信息转化为“命令〞下到达手部的呢？这些成为相关领域科研学者一直思索的难题。尤其是进入信息时代后，国际上关于人类脑机接口的研究已经涌现，人工智能日益受到各国重视，在我国“十三五〞国家科技创新规划脑科学与类脑研究重大工程中就明确指出要“以脑认知原理为主体，以类脑计算与脑机智能、脑重大疾病诊治为两翼，搭建关键技术平台，抢占脑科学前沿研究制高点〞。而这也成为新时期下我国科技工作者神圣而艰巨的使命。 “大腦本身进化得非常完美，现有的结构刚好可以完成特定的功能，这一点就让我觉得非常有魅力。〞华南师范大学心理学院教授陈娟在采访中答复道。正因如此，原本在数学专业学习的她在研究生阶段时选择了心理与认知科学，开始对感知与动作的神经机制、感知与动作训练以及大脑的可塑性等系列问题展开深入学习与探索。多年以来，她从未停下求知的脚步，不断拓展着研究方向，试图将认知大脑领域的迷雾层层拨开。 科研是一件非常有意思的事情 兴趣是最好的老师，它能调动人的生命力，使其热衷于自己的事业而乐此不疲。正如孔子所言：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。〞能够发现自己的兴趣，并与其相伴一生是一种幸运，“80后〞陈娟就是一位幸运儿，她与心理学的结缘正是源于对其浓烈的兴趣。 大学时，陈娟就读于北京师范大学数学科学学院数学与应用数学专业。“数学是一切科学之母〞，4年中，在这所百年学府里，敏而好学的陈娟认真学习了根底数学、概率论、数理统计等专业课，打下了扎实的数学根底，直到现在她都很感谢当时专业课老师们的悉心教导。 虽然学校当时对于学生的培养已不单单是师范方向，也有面向科学研究的培养，但大局部学生毕业后还是会去当数学老师。然而，这对陈娟来讲并不具备足够的吸引力。“当时我并不想当数学老师，正好我的室友辅修了心理学，平时聊天时她常常会和我们说一些关于记忆、人类智力的话题。在空闲的时候我也常去旁听心理学的课程，尤其对认知科学特别感兴趣，很想去深入了解人类大脑的功能和结构等。〞谈及为何会选择心理学时，陈娟坦言道。 时机总是留给有准备的人，本科时旁听的心理学课程使陈娟日后从事心理学领域的探索成为可能。在大三备考研究生时，考虑到脑科学常常设置在心理学院里，陈娟报考了北京大学心理与认知科学学院，“当时我考的分数并不是那么高，正好方方教授想要一个数理根底比拟好的学生，所以就录取了我，这也是非常幸运的一件事吧。〞陈娟谦虚地答复说。 在方教授的指导下，陈娟正式踏上了认知科学的科研之路。北京大学心理与认知科学学院是目前国内第一个进入ESI世界排名前百分之一的心理学院系，在QS世界大学排名中，心理学院一直位列大陆高校心理学院/系的榜首。身处一流的视觉与脑成像实验室，在5年的学习中，陈娟得以深入学习研究视知觉、意识、注意和它们的认知神经机制，展开了物体识别领域的研究。同时作为方教授的第一名博士生，方教授的一言一行也在潜移默化中影响着陈娟。尤其是他极其严谨的治学态度，在陈娟心里留下了深刻的烙印。 严师出高徒，凭借方教授严谨的治学态度和陈娟对科研的执着热爱，博士期间的陈娟在学业上取得了优异的成绩，教育部博士生学术新人奖、北京大学优秀毕业生等荣誉称号就是对她辛勤付出的肯定，陈娟也为自己的学生时代画上了一个圆满的句号。 科研探索永无止境，尤其是在科技开展日新月异的今天。为了拓展研究领域，开阔研究思路，在方教授的推荐下，博士毕业后陈娟选择前往加拿大西安大概大学脑与精神研究所，跟随Melvyn Goodale教授和Jody Culham教授从事博士后研究工作。Goodale教授是视觉双通路理论的提出者，也是加拿大皇家学会院士及英国皇家学会院士； Culham教授是国际上首次实现用磁共振扫描仪（MRI）研究真实动作的科学家。尤为值得一提的是，Goodale教授和Culham教授的感知与动作实验室是世界上能用fMRI技术研究动作的几个实验室之一，拥有最先进的实验室设备还配备有硬件工程师以及加工车间。能够跟随业内名师学习让陈娟受益匪浅。 在将近6年时间里，陈娟跟随两位教授在视觉信息引导动作的研究领域展开了深入学习与研究。博士后期间，陈娟不仅参加了两位教授领导的多个加拿大自然科学与工程委员会的关于人类动作的研究工程，还参与了加拿大与德国合作的“The Brain in Action〞工程。期间她以主要负责人身份完成了多项动作方面的研究，积累了丰富的经验。这些经历不仅开拓了陈娟的视野，也使她更加明白了开放合作的重要性，“Goodale教授的合作者遍布世界各地，他的学生们可以同时参与好几个研究工程，这样学的东西确实也比拟多〞。 有人说科研之路太艰辛，但在陈娟看来，能在最美好的青春年华里，从事自己最喜爱的心理学研究是一种幸福。“我觉得做科研是一件非常有意思的事情，你可以不停地思考，不断地进步，去接触大量的新的事物。就像刑警破案一样，总是能透过一些蛛丝马迹去寻找事情的真相。一旦有了大胆的猜测，就去收集数据，迫不及待地想要知道它的结果究竟是什么，这应该就是科研本身的魅力所在。〞采访中陈娟对于科研的喜爱溢于言表。 科研要与应用需求结合 “我希望能将自己的研究与应用层面的一些需求相结合，科研还是要有一定的应用价值。〞陈娟坦言道。 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行〞。为了能够开展更具应用价值的研究，陈娟积极和相关领域的医学团队以及医疗器械研发团队合作，如国家医疗保健器具工程技术研究中心的视觉与动作团队等，她希望用自己的研究帮助有需要的人。2023年陈娟充分利用寒暑假的时间以访问学者的身份前往加拿大滑铁卢大学眼科与视觉科学学院和加拿大劳里埃大学运动障碍与康复研究中心访问学习。另外，陈娟还和上海硅步机器人开展了密切合作，希望将自己的研究应用到机器手臂和灵巧手的开发上。 依托优质平台攀登科研顶峰 2023年9月，顺利完成博士后研究的陈娟参加了华南师范大学心理学院。华南师范大学心理学科在2023年教育部学科评估中与北京大学心理学科、北京师范大学心理学科被并列评为A+。此外，2023年10月，广东三九脑科医院正式挂牌为“华南师范大学附属三九脑科疾病与康复医院〞，成为华南师范大学的首家附属医院。 “与三九脑科医院的合作能为科研提供丰富的临床资源和基于临床实践的科學问题，为我们开展一些病人的研究提供了便利。而且早些年学校就投入经费2000万元购置了3T核磁共振系统，也为开展相关研究提供了一个非常好的技术平台。这也是学校最吸引我的地方。〞采访中陈娟详细介绍说。 依托华南师范大学这一优质平台，陈娟的科研之路变得顺畅许多。“初到学校时，虽然我个人缺少科研经费，但学院为我们提供了一定的启动经费，我们的学科带头人莫雷教授也给了我很多帮助，让我能购置一些科研设备把摊子搭起来。而且整个学院的科研气氛非常和谐，大家都拧成一股绳共同努力，这让人倍感温馨。〞陈娟感恩地说道。 一分耕耘一分收获，多年来借助北大、加拿大西安大概大学和华南师范大学的平台优势，在认知学领域不懈耕耘的陈娟已取得了诸多科研成果。截至目前，她以作为第一/通讯作者发表论文10多篇，包括Current Biology、Cerebral Cortex、Journal of Neuroscience、Psychological Science等心理学和脑科学领域的著名杂志。此外，陈娟还屡次在国际学术会议做口头报告，为10多个领域内杂志审稿。 2023年年初，陈娟将再次攀登科研顶峰。由她主持的国家自然科学基金面上工程“物体距离的神经表征及任务对物体距离表征的影响〞正式立项。据介绍，物体离观察者的距离是判断物体真实大小以及能否对物体进行操作的重要依据。但现有的考察距离的神经表征的视觉研究，通常是将有单眼深度线索的错觉图片或者有双眼视差的立体图片呈现在一个位置固定的显示器上，并不是真正将物体放置在不同距离的空间位置上。因此，由类似这样的实验得出的结论并不能推广到真实情景中。 在该工程中，陈娟将操纵物体距离观察者的真实距离，拟采用功能性磁共振成像（fMRI）、脑磁图（MEG）研究物体距离的神经表征和动作任务对物体距离表征的影响。“要想在fMRI或者MEG实验室内操纵物体或者显示器的真实距离，必须开发相应的研究装置和实验范式，相信此类装置和实验范式开发成功后，将会带动一大批与真实物体和真实空间相关的研究。〞陈娟满怀期待地说。 据介绍，该工程不仅有根底研究意义，也具有很强的应用价值。由于距离可以帮助完成结果预测（如对危险的预测）或者动作准备与执行，而对距离表征的时间、空间和受调节因素的研究将有助于从大脑中解码距离信息，用于预测结果和引导动作。 建设一支多学科的团队 独行虽快，众行致远。科研成果的取得离不开优秀的团队，离不开每一位成员的努力和大家的共同协作。从本科、博士再到博士后，从国内一流学府到世界顶级实验室，一路走来，诸位良师或严谨认真，或开放包容的科研作风已对陈娟产生了深刻的影响。作为一名年轻的博士生导师，陈娟对如何培养学生成才、建立自己的科研团队有了独到的理念。 “目前，我的团队有1名博士生，7名硕士生。今后我想建设一支包含多种学科背景的科研团队，目前除了心理学背景外，我们实验室还有机械工程等工科背景的。尤其是我的研究方向特别需要一些具有比拟强的逻辑分析能力和数据处理能力的人才，而且不同学科背景的学生之间也可以互相学习，彼此促进。〞陈娟解释道。 科研贵在创新，但每一次创新都离不开思维逻辑的缜密和科学推理的严密。作为导师的陈娟很希望培养学生们具备这种能力。“我觉得批判性的思维能力可能是更重要的，老师布置课题以后，学生们需要自己去查阅相关的文献材料，并不断地思考、总结，跳出原有的思路。〞陈娟坦言道。 进入信息时代，科学技术迎来了飞速的开展。作为科研工作者更要及时调整自己的思维，以适应这种快速开展的趋势。因此在平时的科研学习中，陈娟尽可能地让学生们多掌握一些科研方法，以便提高学生们的学习迁移能力，让他们能在未来有更好的开展。尤其是对于那些立志从事科研工作的学生，陈娟更希望能够培养他们具备良好的科研品味，找到一个真正有价值的科研问题，并一步一步地将其解决。 九层之台起于垒土，认知学的探索之路还很漫长，但陈娟有信心继续走下去。现阶段她将继续加强团队培养，完善设备建设，同时也进一步加深与医院等机构的通力合作。“希望能在立足根底研究的同时把研究往应用上去推广，将认知学的理论更多地应用于机器人开发等方面。〞陈娟憧憬道。