迈克尔·豪塞尔:中国这十年发展飞速,在技术整合方面做得很好

创客猫 · 2019-09-24 10:31

迈克尔·豪塞尔认为,西药跟中药都有很大的潜力,大会也一直在探讨开发新的技术来促进中药跟西药的结合,目前也确实有技术可以让西药认识到中药的疗法,有助于发明一些新型的治疗方法。

2019年9月21日,由中国科学技术协会、深圳市卫生健康委员会指导,中华中医药学会、中国国际科技交流中心、中国高科技产业化研究会、中国化学制药工业协会、深圳市科学技术协会、诺贝尔奖得主国际科学交流协会(ISSCNL)、深圳产学研合作促进会共同主办的“GBAS 2019第六届诺贝尔奖获得者医学峰会”在深圳博林天瑞喜来登酒店举行。

诺贝尔奖获得者医学峰会此前已成功举办了五届,邀请了26位诺奖1位图灵奖得主;自2015年开始,GBAS品牌已成功举办了三届大会。本届诺奖峰会首次落地深圳,与GBAS品牌强强联合,共同打造了生命健康行业盛会。本次大会以“科技引领生命健康新时代·汇聚湾区发展新动能”为主题,采取“1+4+1”即开幕式、四大板块主题论坛和展览会相结合的形式展开,汇聚三位诺贝尔奖获得者、十余位国内外知名院士、国医大师及专家,以及众多著名企业家、国际知名智库成员等在内的全球顶尖大脑共同寻求融合创新的发展新机遇。

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迈克尔·豪塞尔发表主题报告

会上,欧洲人文和自然科学院院士迈克尔·豪塞尔(Michael Hausser)带来《All-optical methods for interrogating brain function》(全光学手段在大脑功能中的应用)的主题报告,并在会后接受创客猫的采访。

迈克尔·豪塞尔告诉创客猫记者,这次大会很有意义,可以很好地帮中国和其他国家达成一种合作伙伴关系,很多来自以色列、英国和欧洲其他国家的科学家都很期待这个会议。他指出,中国这十年的发展非常飞速,他在中国教书长达十年,也深刻感受到了中国学生和教师的智慧和努力,中国在技术整合和借鉴方面做得非常好,给全世界做了很好的榜样,而这个会议也可以加深中国跟其他国家的共识。

本次大会在创新药、中医中药方面都进行了深入的探讨,迈克尔·豪塞尔认为,西药跟中药都有很大的潜力,大会也一直在探讨开发新的技术来促进中药跟西药的结合,目前也确实有技术可以让西药认识到中药的疗法,有助于发明一些新型的治疗方法。他也很期待之后西药跟中药可以有更好的结合点。

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迈克尔·豪塞尔接受媒体采访

以下为迈克尔·豪塞尔演讲实录:

谢谢大家邀请我,我非常高兴能够来到深圳。

最近,我们达到了一个历史的里程碑,也就是我们破解遗传密码已经超过有50年的历史,完成这个研究的人也获得了诺贝尔的奖项。这个就是我们的遗传密码,这个以非常简便的方式展示在这个屏幕上,每次我看到这个的时候都会为它的简洁优雅感到震撼。

很多的科学家非常感兴趣,尤其是这个神经学的发展。但是我们离完全破解遗传密码的秘密还离得很远。一个是因为我们大脑当中的神经原是非常复杂的,这个是在大脑细胞里面获取的一张图片,包括了不同类型的细胞,以不同的方式连接的。这在很短的时间内涉及到上百个神经原的活动。这张图它是以神经原象素记录的一张相片,我们可以看到这个图片,在每一个不同的键位当中都发生成千上万次的活动。

我们可以看到,不同的活动规律有很多的活动,有些是比较活跃,有一些是非常活跃,而有一些还暂未活跃,他们的组合像摩斯密码一样。这些神经原可以储存信息,但是我们并不了解,这对于生物科学来说也是一个非常大的挑战。这个领域当中做出重大贡献的是克里克,他花了50多年成为一名生物科学家,他从英国来到美国,花了很多的时间去思考用什么工具解决遗传学密码。1990年中端的时候,他提出了两种新的工具可以使用光来研究神经的通路。

首先第一个是通过一种改造让神经原发生不特定波长的闪光,这样可以追踪神经原的放电。接下来理解神经原的打开或者是关闭。自从他提出了这两种方法之后,我们利用光线了解神经源活动的研究当中又有了许多新的进展,我们有一个使用光的信号,有一个优点,它是非入侵性的,我们不需要与细胞直接接触。

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我们可以通过不同波长的光来检测不同的功能,最后我们通过定位这些闪光,可以找到神经原的位置。自从克里克提供了这些想法之后,我们就发现有两种方式,首先在记录的这一方面,我们发现,光学遗传可以在某种程度上面减轻我们科研的压力。同时我们还有另外一个也就是说光学遗传的革命,我们是从海藻当中提取到了一种方法,它可以使我们控制神经原的活动,我们用蓝光来控制。所以这两种使用光学的方法是极大地改变了我们的研究。

当我们使用闪光来研究神经原活动的时候,我们可以形成图上面这个活动,我们可以确认神经原的活动,然后理解我们行为和神经原活动之间的相互关联性。它其实有一点像是一首乐曲,我们首先用一个感光器来破解神经原唱的歌曲,接下来我们用另外一种物质,重新播放大脑已经播放的音乐,然后通过改变我们的符号,可以确定大脑神经原活性的规律,通过这种方法来破解我们的神经原信号的传递。

接下来我要介绍的是全光学工具,它是来自于一个非常美妙的合作,是全球许多的科学家一起合作做出来的成果,我接下来简单地给大家介绍一下这个全光学手段的方法。

首先在记录活动方面,我们也有一些比如说利用钙离子进行的记录活动,我们可以看到激活和未激活的神经原,把我们的监测器放到合适的细胞当中,使用一些传递的物质最后得到的信号,我们把正确的光线在合适的时机放到神经原当中,这个是我的实验室和另外一个实验室合作的结果。

这个我们也需要把光线传递到合适的神经原细胞当中,这个叫做SLM的工具,可以把这个光线转化成一个投影,把它发射到我们的组织细胞当中。我们使用这个光束,形成了这个全息的图象。

右下角我们做成了一个克里克的图像,关于这个显微镜的设置,我们也做了一些特别的设定,底下有一个镭射光线,它穿越生理盐水的介质,通过这样的活动我们可以操控记录。我们做的实验解决了通过钙离子感受器定位我们需要发射的光线,这个是一个在极端条件下的实验室情况。

我们利用了一只小鼠,在这个小鼠的细胞上面记录到了一些神经原的活动,我们使用全光学的手段来探测,这是用闪光的手段来测试,然后把它的反馈记录下来,也是从细胞当中记录到这个电信号。右边的图片是我们实验的结果,我们记录下来的细胞电位的活动,我们刺激出来单个细胞的反映,同时把这个活动记录到这个图片上。我们可以看到,我们只是激活了细胞一,没有激活细胞二、细胞三,所以它是一个比较完美的实验,仅仅用光线探索神经原的活动。

我们可以看到右边的这幅图,我们能够成功地激活这10个细胞,我们也可以看到,在其他部位的细胞,比如这个地方的细胞液被激活了,我们可以用这种方法来绘出,现在我们可以识别单一神经原的活动,可以给我们展示神经原的活性,可以跟下游的神经原相互连接,产生联动的反应。

接下来,我们希望能够根据不同功能的神经原进行单一的定位,做成靶向神经原的集合。我们可以看到不同皮质的细胞有不同的功能,有一些神经原以垂直的方式运动,有一些神经原以水平的方式运动,所以我们要以不同的方式来记录不同的结果。

大部分的神经原都非常敏感,这是一个非常重要的实验。但是这个实验进行得非常慢,因为我们要测验、分析这个数据,然后瞄准这个细胞做靶向,如果快的话据我们读这个神经回路实时的信息,我们可以做这样一个回路,整个回路全光的控制,这样是一个从隔膜到靶向到控制到系统的输出。

我们知道,在其他的方面,我们也存在像这样的脑神经回路相似的体系。同时,我们可以了解我们的脑回路以及脑的情况。我们通过实施这样一个战略,可以了解到实时的全光控制的战略,了解我们神经原的活动,对神经原进行更好的控制。我们要控制SLM,同时我们还可以有感应器的刺激,同时我们还有一个软件的包可以进行实时的全光控制。我们有两个回路的控制,我们可以了解这个速度,以及它临时神经回路的情况。

比如说,我们可以看一下这个成像,这个是我们的神经原,它和我们的离子是整合在一起的,我们能做的就是使用钙离子钙的信号来进行。我们用全回路的方法,这是一个固定的值。我们可以知道我们的神经原、脑皮质,同时我们可以捕捉到我们的脑信号,同时我们可以进行膜片前位的技术补助我们的信号。

在这个平台上,在几秒当中我们可以看到输入和输出,我们可以很快地进入我们的靶向,这个是一个逻辑运算、逻辑调制的过程。所以通过全光的控制,我们可以知道神经原的峰值,这是一个非常重要的事件。有一些给我们提供了一个峰值暂时的表现或临时的峰值,所以每个秒钟的控制,活动的神经回路是不一样的。

我们可以看一下这个是闭路的表现,通过在线来衡量我们触发到的神经原,我们可以激活神经原,如果通过在线的钙的分析,我们触发神经原的活力,通过我们软件的使用,我们有一些触发的神经原,还有相应的神经原,我们能够创造代表他个人的认知,他们能够做这个行为表现上如何更好。

但是我们也可以看到,我们对这个刺激脑回路要进行有选择的使用,同时我们还要看到,海马体的细胞在我们的空间导航当中发挥着非常重要的作用。在1940年,我们发现了海马体的细胞,能够对空间起到导航的作用,我们要做的这些方位细胞能够帮助动物在当中进行导航。在这个实验当中我们得到了很多的线索,我们可以同时衡量和靶向之间的关系和它的距离,这样我们可以重新改写神经回路和脑回路,改写他们的信号,因此我们可以看到这个是属于放置细胞方位,细胞认知方面的证据。

我想简要地说一下,我们全光的方法将是非常重要的,同时它是一个非常有益的工具,我们可以设计更好的计算机,可以设计更好的AI系统,可以更好地帮助到更多的疾病。