專訪諾貝爾生理學獎得主厄溫·內爾：來自各個領域的方法都可以應用於生命科學研究

來自各個領域的方法都可以應用於生命科學研究。在神經科學領域，有一項非常重要的技術叫做光遺傳學技術；而物理與生命科學的另一個交叉點在於對複雜生命系統的理解。

記者趙維傑

1976年，德國科學家厄溫·內爾（Erwin Neher）和伯特·薩克曼（Bert Sakmann）首次在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時，記錄到 ACh 激活的單通道離子電流，這一技術經過內爾等人的不斷優化，最終發展成了當今離子通道和神經生物學研究的技術基礎之一——膜片鉗技術。

膜片鉗技術（圖片來源：biggles2k.com）

內爾教授出身物理學專業，他創造性地將物理學技術引入神經科學領域的研究，為生命科學的研究開啟了全新的可能性。1991年，他和伯特·薩克曼教授一起獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。獲獎之後，他依舊就職於德國馬克斯-普朗克學會生物物理化學研究所，目前擔任研究所所長和哥廷根大學教授。

厄溫·內爾教授（圖片來源：Galileu）

今年10月底，內爾教授再次來到北京，參加2016年生命科學大會。除了大會上的學術報告和交流活動，內爾教授還在11月3日參與了大會組織的「諾獎大師進校園」活動，和中國科學院附屬實驗學校、中科啟元學校的學生們進行了親切的互動。值得一提的是，內爾教授的夫人伊娃-瑪利亞·內爾（Eva-Maria Neher）是非盈利性青年科學教育實驗室哥廷根 X-Lab 的創立者，在科學傳播與科學教育領域碩果頗豐。

內爾教授與中科啟元學校的學生一起做實驗（圖片來源：北京晚報）

11月1日，在2016年世界生命科學大會第一天緊張日程的間隙里，科研圈記者有幸在午休時間對厄溫·內爾（Erwin Neher）教授進行了簡短的採訪。內爾教授思維敏捷、邏輯清晰，與我們談到了物理學方法在生命科學領域的應用、神經科學領域的發展狀況，以及他對中國科學和科學普及工作的看法。

科研圈：您在離子通道方面作出的研究成果已經被寫進了教科書，而您參與創立的膜片鉗技術也在神經科學領域得到了非常廣泛的應用。那麼，在這些重要的研究工作之後，您又進行了哪些其他方面的研究呢？

EN：在離子通道的研究之後，我的研究興趣轉向了神經細胞中的信號通路，尤其是鈣離子相關的信號通路。最近我比較關注胞吐作用（exocytosis），這個過程對於激素，以及神經遞質從細胞內向細胞外的釋放都十分重要。神經遞質由突觸前的神經元釋放，然後由突觸後的另一個神經元感知。我今天下午的報告就會講到我們在這個領域中的工作。

科研圈：您將物理的方法引入了神經科學的研究，而這樣的做法為生命科學開闢了更多的可能性。事實上，許多其他學科的技術都可以被應用於生命科學研究。那麼在您看來，有哪些來自其他領域的技術目前正在改變著生命科學呢？

EN：的確，來自各個領域的方法都可以應用於生命科學研究。它們有些來自生命科學本身，比如這次大會中很多人談到的基因編輯技術，還有對蛋白質表達的各種調控技術。但是所有這些技術，都需要來自物理的方法作為補充。

比如，在神經科學領域，有一項非常重要的技術叫做光遺傳學技術（optogenetics），這種技術可以讓單個神經細胞感受光信號，並在這個光信號的刺激下產生相應的分子，或者是可以感知光信號並輸出我們所關心的細胞狀態信息，這就是一個物理學技術在微觀生命科學領域中得到應用的實例。當然，相關的技術也必須同時依賴於熒光顯微鏡技術的發展。

另一個物理與生命科學的交叉點在於，對於複雜生命系統的理解。在物理領域，對於複雜系統、複雜行為的研究已經有了幾十年的歷史，比如對於空氣湍流的研究。而這些研究方法正在被應用於對複雜生物系統的研究，比如說，科學家們正在試圖應用這些計算方法來研究複雜的大腦系統的運作方式。

科研圈：目前神經科學的發展方向是怎麼樣的？在未來幾年中，可能出現怎樣的突破？

EN：神經科學面臨最直接的挑戰當然是，我們要如何應對神經退行性疾病（比如阿爾茨海默症）。也有很多新的技術正在發展，比如我剛剛提到過的光遺傳學技術。但是，如果我真的知道下一個突破在哪裡，我應該就可以再去拿一個諾獎了。我的意思是，要預測下一個突破點並不容易。

科研圈：那麼您覺得，在神經科學領域還沒有被充分回答的重要問題還有哪些呢？

EN：在還需要進一步解答的問題中，最基礎的是，我們需要弄清是哪些機制決定了一個神經細胞將會死亡還是生存，是什麼樣的分子調控通路在保證神經細胞的存活，同時也保證大腦的可塑性，讓神經元之間的連接可以發生適當的改變。這個問題的另一端就是神經退行性疾病，比如帕金森症和阿爾茨海默症。在這些疾病中，神經細胞會死亡，所以我們需要找到那些維持神經細胞健康存活的機制，從而找到對抗這些疾病的方法。

在另一個層次上，到現在為止，我們依舊不能說我們理解了大腦的工作方式。所以關於大腦是如何對信息進行處理的，還有很多問題需要回答。

而最高層次上需要解決的問題是各種神經系統的疾病，比如精神分裂症和抑鬱症。這些疾病需要我們從整體上來認識大腦。對於神經退行性疾病，我們是在單個細胞的層面上去看待神經系統，研究單個神經細胞的生死，研究其中的分子和信號機制。而這些疾病卻是大腦整體的問題，所以也就更加難以應對。

科研圈：關於情緒的產生機制，您能分享一些自己的見解嗎？

EN：哦，情緒是由人的激素、大腦活動等等交互作用的產物。這裡面還涉及到記憶，在特定的情境下，你看到一些事，你和其他人交談，都會喚起你的一些記憶。這些外界作用就會喚醒我們的多巴胺信號系統，這個大腦中的系統通過多巴胺信號可以產生很多種效果，比如行動動機（motivation），讓你想要去做某件事，而這樣的作用效果就已經比較接近於「情緒」了。事實上，行動動機對於人的具體行為的發生也是十分重要的。

科研圈：您有一個非常幸福的家庭，優秀的夫人以及眾多子女。您和您的夫人在近年來經常會來中國。那麼，你們對於中國的興趣是從什麼時候產生的呢？

EN：我去過中國的不少城市，也對你們的傳統文化有興趣。在1992或者1993年，開始有中國的學生跟我聯繫，想要加入我在德國馬普生物物理化學研究所的實驗室，這是我和中國最早的聯繫。這些學生在我的實驗室工作了5年或者6年，現在他們中的一部分已經回到中國任教，比如中科院生物物理所所長徐濤、北京大學的教授周專等等。

科研圈：對於近年來中國科學的發展，您有哪些看法？

EN：中國科學的發展非常迅速。我在上世紀90年代第一次來到中國，去申請來我實驗室的學生那裡參觀，那時候中國實驗室中能夠進行的研究工作是非常有限的，儀器和經費都很少。但是現在的情況已經完全不同了，中國在生物醫學方面的研究已經在世界範圍內佔據了一席之地。

科研圈：我們注意到，您的夫人，也包括您本人，在近年來投入了相當多的精力來促進科學普及和科學的國際化。那麼您是否喜歡這方面的活動？這些活動是否會和您的日常研究工作之間產生矛盾？

EN：科學普及和科學教育這方面的工作，其實更多是我的妻子在做。我自己也經常會被邀請進行面向公眾，或者面向教育工作者的演講。一方面我喜歡這樣的工作，但是另一方面，在獲得諾獎之後，公眾會在科學宣傳方面給予你非常高的要求和期待，要在這種期待和我的研究工作之間獲得平衡確實並不容易。我是一名科學家，我還是希望能夠有足夠的時間來進行我的研究工作，去發現更多新的科學現象。同時，如果我參加了太多的這種活動，那麼我很可能只能在不同的演講中重複地去講那些舊的東西，我想這也並不是什麼好事。總之，這種平衡確實不容易。

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