文/胡月
近年來星空人工智能技術火熱,多元、交叉、融合……這樣的詞在生活里越來越常見。在科學界,同樣也有一批跨越多學科的科學家。破解人腦工作機制、實現用計算機模擬大腦工作。
站在十四五規劃的起跑線上,復旦大學類腦智能科學與技術研究院全體科研人員,堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,在構建科研大平臺大團隊中承擔重大創新任務,培育國家戰略科技生力軍,在腦與類腦科研高地上戮力前行。
行而不輟 未來可期
賈天野,復旦大學類腦智能科學與技術研究院青年研究員。長期從事人類認知行為、腦神經影像和生物信息學等方面的跨學科交叉綜合性研究,尤其是基于大樣本神經影像遺傳學數據探索人類認知行為及精神障礙的復雜神經生物學機制。
具有跨多學科的教育和科研背景,本科畢業于復旦大學物理系,后赴英國伯明翰大學攻讀并獲得計算基因組學博士學位,并在世界著名的倫敦國王學院精神病學、心理學和神經科學研究所(其精神病學/心理學研究在“US News全球學科排名”中位列全球第二)任生物信息研究員6年。2017年年底回到復旦大學,在類腦智能科學與技術研究院任職,于2018年獲得上海市“浦江學者”及國家自然科學基金青年項目資助,并于2021年獲得國家自然基金優秀青年基金項目資助。
本科畢業后,賈天野遠赴英國伯明翰大學攻讀計算基因組學博士學位。計算基因組學是一門運用高性能計算機和信息技術,對基因組數據進行計算分析和統計建模的學科,屬于遺傳學范疇。從傳統的物理學轉到新興的計算基因組學,無論是研究內容,還是研究方法上,都有著很大的區別,也意味著研究者要付出更多的努力。“挺坎坷的。”回憶起讀博時光,賈天野不禁感慨。確實,不僅要快速適應、熟悉一門新的學科,還要在短時間做出成果,實屬不易。苦心人,天不負。5年后,賈天野最終順利畢業,達成了“學生物”的夙愿。
賈天野再接再厲,通過神經影像的全基因組關聯分析、行為遺傳學分析及動物模型驗證,發現并確認了VPS4A基因作為腹側紋狀體獎賞加工及多動行為的遺傳學基礎,并提出可能的分子神經調控通路。論文發表在2016年的PNAS上,并被荷蘭皇家科學院Barbara Franke院士在多個綜述中作為影像遺傳學的重要早期范例詳細引用。
因熱愛而努力 因努力而收獲
賈天野出色的研究成果,引起了星空人工智能與大數據研究專家、類腦星空人工智能科學與技術研究院院長馮建峰教授的關注。
2015年,復旦大學類腦星空人工智能科學與技術研究院誕生。早在2014年,研究院尚在籌建之時,馮院長就曾動員賈天野回國。回歸祖國,以一身本領回饋母校,也是賈天野深藏內心多年的夙愿。面對馮教授的邀請,賈天野立刻答應并加快結束已開展的研究工作,以期早日歸國。研究院建成后不久,賈天野作為青年研究員全職加入進來,在馮建峰教授等學術帶頭人的帶領下,繼續針對人類認知行為和精神障礙進行神經影像及遺傳學研究,并在回國后的短短幾年內,連續做出了多項重要的研究成果。
就在最近,針對“負向信息調控紊亂”與酒精濫用的關聯這一新興的研究方向,賈天野與指導的博士生謝超一起,基于在人類認知行為、神經影像數據上的發現,以及動物模型上的證據,以“互補性原理”出發,原創性地發現并提出大腦“內側眶額葉”對中腦危機響應中樞“背側導水管周圍灰質”不同類型的調控紊亂可導致強迫性或沖動性酒精濫用的雙通路模型。相關共同一作兼共同通訊論文發表于2021年的Science雜志子刊、國際權威綜合性期刊Science Advances上。這一研究的發現因為突破了傳統上專注于“中腦-邊緣”獎賞系統的成癮問題研究范式,被英國皇家學會Barry Everitt院士稱贊為“極其重要”。而英國醫學科學院David Nutt院士認為此研究“見解深刻”,并對新的治療手段的開發具有重要的啟發作用。
針對青少年中常見精神障礙共病和分型的神經基礎這一關鍵科學問題,賈天野從“強化”相關的特異性神經環路入手,構建多任務模態神經影像大數據解析多維度行為數據的研究新思路/范式,揭示了精神障礙相關行為在不同認知神經環路上的特異性神經標記物,為跨疾病診斷及分型治療提供了重要的理論基礎,被英國皇家學會Trevor Robbins院士稱贊為“開創性的研究”。相關一作兼共同通訊論文發表于2020年的Nature雜志子刊、國際權威綜合性期刊Nature Human Behaviour上。
探索大腦宇宙 并肩科學光芒
作為青年研究員,賈天野在馮建峰院長的指導下開展研究工作。同時,作為年輕一代的科研骨干,賈天野身邊也聚集了數位優秀的博士生,在他的指導下,他們實現了快速成長。類腦科學往往涉及大量的多學科交叉融合的前沿研究方向,需要不同學科背景的研究者進行思維的碰撞,僅僅依靠某一學科,某一個人“單打獨斗”很難取得突破進展。
他的團隊匯聚了來自基礎心理學、生命科學、統計學及應用數學方向的博士生,他也總是會鼓勵學生們互相幫助、互相學習,從個人獨特的研究視角去切入腦科學領域的重要問題,并在這個過程中實現個人的進步和團隊整體研究能力的提升。研究院有個傳統——每周二下午都會組織固定的大討論,討論會的內容覆蓋數學、物理學、神經科學和臨床醫學等多個學科,還吸引和集聚了國內外各個學科專業的科研合作者,常常是100余人同時在線參與,層次和水平不亞于一場國際論壇。這是難得的頭腦風暴和學習的機會。賈天野總是會帶領學生學習、觀摩、“參戰”。
“現在,張江國際腦庫ZIB已擁有UK Biobank、ABCD、HCP等國際共享腦科學數據庫共52萬余例。而到2023年,它將完成圍繞精神分裂癥、抑郁癥、自閉癥、腦卒中、精神退行性疾病以及大學生人群等6個隊列共1.5萬人次的數據采集,包括環境、行為、遺傳、腦影像、神經等5-O尺度數據,并在全國建立多個腦科學數據庫臨床合作點。”說起ZIB,賈天野如數家珍。據了解,ZIB也將與全球主流生物數據庫建立安全、互利的合作共享機制,致力于建成全球最大規模的全維度腦數據庫和算法中心之一。
當然,跨學科只是手段,跨學科研究的目的,還是要做有情懷、有利于經濟社會發展和人民生活水平提高的科研。在賈天野身上,就充分體現了這樣的家國情懷。不論科研創新如何變,支撐科研工作者走得更遠的,正是這樣的使命和擔當。
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