傳木鐸金聲，展京師風(fēng)范，講述北師大人自己的故事。
2017年12月20日，頂級國際腦科學(xué)學(xué)術(shù)期刊《神經(jīng)元》（Neuron）發(fā)表了實(shí)驗(yàn)室章曉輝教授課題組關(guān)于腦電波生成機(jī)制的最新發(fā)現(xiàn)，這是實(shí)驗(yàn)室繼2017年4月在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）上發(fā)表關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)的大腦環(huán)路基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)后，又一具有國際重大影響力的科研發(fā)現(xiàn)。
一、走進(jìn)不起眼的小平房
在師大科技樓的東邊有一排很不起眼的小平房，從外面看上去這排小平房著實(shí)普通，這里就是北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)和學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。走進(jìn)里面一看，一方面，不僅內(nèi)在的布局十分精致、環(huán)境十分舒適，洋溢著一種大家庭的和諧與溫馨。另一方面，各類實(shí)驗(yàn)室的儀器擺放也是錯落有致、整齊有序，彰顯著實(shí)驗(yàn)室一貫的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真。在這里，你不會為時光滴答滴答地流逝而焦慮，你不會為任何外在的瑣事所干擾，你也不會為信息時代鋪天蓋地的消息而掩埋。走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室就意味著摒棄一切雜念全身心地投入，這里注定是為那些以科研為志業(yè)的人準(zhǔn)備的。
駐足在實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)墻前一眼望去，心中的敬意油然而生。只有真正在這里感受一番，你才能明白，在頂級國際期刊發(fā)文的背后是這個團(tuán)隊(duì)長期不懈的堅(jiān)持與努力，每一個重要發(fā)現(xiàn)的取得都是這個團(tuán)隊(duì)集體智慧的結(jié)晶。章曉輝解釋，“我們發(fā)論文主要是以質(zhì)量取勝，我實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是每年在我們專業(yè)領(lǐng)域國際排名前幾位的期刊上發(fā)一至兩篇論文。在科研中，注重質(zhì)量永遠(yuǎn)是第一位的，而你要做有質(zhì)量的東西就意味著你必須要投入更多的精力，這是一個漫長的學(xué)習(xí)過程，來不得半點(diǎn)浮躁。只有做有質(zhì)量的東西才能真正使自己有所提升，才能產(chǎn)生學(xué)術(shù)影響力?！?/span>
當(dāng)我們與他談及課題組于2017年12月在《神經(jīng)元》（Neuron）上發(fā)文一事，他謙和地說到，“能有這樣的成果靠的是我們課題組全體成員的辛勤努力，發(fā)文本身不值得慶賀，重要的在于我們自己多年探索的成果取得了國際學(xué)界的高度認(rèn)可，這對我們課題組全體成員來說是一個莫大的鼓舞。”事實(shí)上，從2007年開始，章曉輝就一直向《神經(jīng)元》（Neuron）投稿，基本每年都要投一篇，但都沒成功。如今他的投稿郵箱依然清晰地記錄著每一次的投稿信息，有的是被立即拒絕掉了，有的是經(jīng)過審稿之后被拒絕的?！暗@并不妨礙我繼續(xù)往前走，每年都會努力嘗試，總共投了有九稿之多，今年總算有個好結(jié)果，這是一個需要不斷積累的過程，過程做好了，結(jié)果自然也不會差。”
二、不積跬步，何以至千里
不積跬步，何以至千里？要做出有國際影響力的重大發(fā)現(xiàn)，最重要的是要善于在日常的科研中不斷積累新的想法，再由這些不成熟的想法漸漸發(fā)展形成開拓的系統(tǒng)的觀點(diǎn)，沒有這一步也就沒有科研的創(chuàng)新?！拔以?003年回國以后就一直在從事神經(jīng)環(huán)路功能和可塑性的研究，很多研究的想法都是在這個過程中逐漸積累和凝練出來的，2013年來到重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以后，憑借實(shí)驗(yàn)室提供的優(yōu)勢平臺和科研資源，我的很多想法就能夠付諸實(shí)踐了。你要知道像我們這樣擁有這樣規(guī)模先進(jìn)硬件設(shè)備的神經(jīng)電生理實(shí)驗(yàn)室在國際上并不多。”
同時，要做出有國際影響力的重大發(fā)現(xiàn)，還離不開技術(shù)方面的日積月累。實(shí)驗(yàn)室一直緊盯于學(xué)習(xí)記憶背后的相關(guān)神經(jīng)機(jī)制研究。2017年4月，章曉輝課題組在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）上面發(fā)文揭示了大腦重要腦區(qū)（海馬）如何參與學(xué)習(xí)過程。而12月的這一篇是關(guān)注神經(jīng)腦區(qū)以及其中的神經(jīng)元是如何展開工作的，“盡管我們實(shí)驗(yàn)室目前的研究能力還達(dá)不到對整個大腦的神經(jīng)元進(jìn)行系統(tǒng)研究，但我們可以研究其中某一部分神經(jīng)元的工作機(jī)理，比如我們現(xiàn)在研究視覺感知或?qū)W習(xí)相關(guān)的神經(jīng)元信息編碼和存儲的工作機(jī)制，可推進(jìn)了解人腦學(xué)習(xí)記憶的工作機(jī)理等。”
據(jù)章曉輝介紹，國內(nèi)對這些特定神經(jīng)元的追蹤研究實(shí)際上已經(jīng)有十幾年的時間了。以前研究人員都是把動物大腦取出來，切成很薄的組織片進(jìn)行靜態(tài)研究，這種研究方法雖然能夠清楚地觀察到腦細(xì)胞，但由于取出的細(xì)胞是一個離體的系統(tǒng)，研究人員看不到神經(jīng)元在大腦整體系統(tǒng)中的動態(tài)活動過程?！岸F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)可以通過在一些完整的、清醒的動物大腦上面做研究，進(jìn)而更生動地探測腦細(xì)胞及其形成的神經(jīng)環(huán)路的工作原理。具體而言，就是在確保實(shí)驗(yàn)動物大腦清醒的狀態(tài)下，給予實(shí)驗(yàn)動物一定的外界感覺刺激，使其產(chǎn)生一定的大腦活動，然后采用國際最先進(jìn)光遺傳操控技術(shù)和高密度多道電極記錄技術(shù)分別操控、記錄和甄別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中不同類型神經(jīng)元的放電活動。”當(dāng)然類似這樣的技術(shù)積累還有很多，再比如，為了確保實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)，章曉輝在師大建立了第一個符合國際標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因動物基地，里面培育有他和其它實(shí)驗(yàn)室的近30多種轉(zhuǎn)基因小鼠，用于實(shí)驗(yàn)的小鼠就是由基地精心培育出來的?！罢强恐@樣一些技術(shù)上的積累和保障，所以我們就可以去做一些非常有挑戰(zhàn)性的研究，進(jìn)而有所發(fā)現(xiàn)。”
三、沒有問題導(dǎo)向，就沒有創(chuàng)造性研究
雖然新的想法和技術(shù)的累積都是構(gòu)成基礎(chǔ)科研取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵因素，但這僅是就研究過程本身而言的。如果就研究創(chuàng)新的角度而言，新的想法往往對基礎(chǔ)研究的開展起決定性作用。因?yàn)闆]有新的想法，技術(shù)攻關(guān)也就失去了方向。
因此，實(shí)驗(yàn)室自創(chuàng)立以來就將創(chuàng)造性研究作為自己的科研定位，在多年的研究實(shí)踐中，章曉輝和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成了自己特有的創(chuàng)造性研究路徑。
在實(shí)驗(yàn)室，小到一根一根的微電極，大到3D打印機(jī)甚至一些復(fù)雜的精密記錄系統(tǒng)，都是實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)或搭建出來的。在章曉輝看來，要作出有創(chuàng)造性的研究成果，最根本的就是要面向?qū)嶒?yàn)需要、堅(jiān)持問題導(dǎo)向。比如，目前章曉輝課題組正在做腦網(wǎng)絡(luò)電活動的驅(qū)動機(jī)制研究，這是在國際上長期困擾科學(xué)家的一個難題，“雖然在技術(shù)和知識積累上還沒有達(dá)到一個成熟度的時候，這個問題難以有比較重大的突破。但只要有了這樣的問題導(dǎo)向，技術(shù)和知識積累總會越積越多，研究的廣度總會在一點(diǎn)一滴地量變中接近質(zhì)變的飛躍，研究的深度也總會在對現(xiàn)象的全方面觀察中達(dá)到對規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識。”
在具體科研實(shí)踐中，很多研究工作者雖然也都自覺在科研中堅(jiān)持問題導(dǎo)向，但問題在于堅(jiān)持什么樣的問題導(dǎo)向？這一問題實(shí)際上包含有兩部分內(nèi)容，第一，究竟什么問題才是值得科研人員高度重視并堅(jiān)持不懈研究下去的？第二，科研人員怎么才能在日常的科研工作中發(fā)現(xiàn)有價值的問題？在章曉輝看來，“要作出有創(chuàng)造性的研究成果，前提是必須要關(guān)注專業(yè)領(lǐng)域那些一直存在的基礎(chǔ)性問題。”另外，發(fā)現(xiàn)這些基礎(chǔ)性問題其實(shí)并不困難，一方面，“我經(jīng)常會建議我的學(xué)生，一開始盡量不要去讀大量文獻(xiàn)，往往會埋在里邊理不出頭緒，而更應(yīng)該去讀教科書，教科書上會告訴你領(lǐng)域中長期存在的基礎(chǔ)性問題?！绷硪环矫妫聲暂x也喜歡鼓勵學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立地批判反思，引導(dǎo)學(xué)生從一些眾人皆知的知識和定律入手，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)值得研究的問題?！皩τ谀切┍娙私灾亩伞⒅R你能不能用一些新的發(fā)現(xiàn)來補(bǔ)充它抑或挑戰(zhàn)它，如果你采用新技術(shù)方法做出的發(fā)現(xiàn)完全或部分地推翻了它，那你就會在這個領(lǐng)域知識上寫下重要的一筆。”
四、營造踏實(shí)進(jìn)取的實(shí)驗(yàn)室文化，激發(fā)學(xué)生的主體創(chuàng)造力
在章曉輝看來，他和課題組之所以能保持研究的靈感和動力，很大程度上得益于實(shí)驗(yàn)室多年積淀形成的以“勤奮踏實(shí)、創(chuàng)新進(jìn)取”為核心要義的文化精神。
首先，保持科研的熱情和興趣是從事研究的最基本前提。科學(xué)研究在本質(zhì)上是探索未知的過程，但這種探索決不是輕易就能實(shí)現(xiàn)，期間不能不經(jīng)歷許多挫折失敗，如果沒有極高的熱情和興趣，學(xué)生很容易半途而廢。所以，必須注重培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，使學(xué)生的科研興趣真正建立在內(nèi)在驅(qū)動力的自發(fā)性基礎(chǔ)之上。
其次，鼓勵學(xué)生一定要瞄準(zhǔn)領(lǐng)域內(nèi)最前沿的基礎(chǔ)問題?！拔覀兊膶W(xué)生基本是以碩士研究生招收進(jìn)來，在神經(jīng)科學(xué)研究方面從一張白紙開始訓(xùn)練。目前我們實(shí)驗(yàn)室的做法是，鼓勵學(xué)生一定要鉆研最前沿的基礎(chǔ)問題，沉下心去下一番心無旁騖的苦功夫。由于兩年到三年的碩士培養(yǎng)往往達(dá)不到這樣的目標(biāo)，所以我們一般會鼓勵說服碩士生繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)室讀博。”為了讓學(xué)生領(lǐng)略最前沿的科研動態(tài)，章曉輝從2014年開始，在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支持下創(chuàng)立“京師學(xué)堂”腦科學(xué)前沿系列講座，定期邀請國內(nèi)、外知名學(xué)者來實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)術(shù)講座，現(xiàn)已舉辦了50個高水平學(xué)術(shù)講座，他希望通過這樣的講座不僅能讓學(xué)生開拓學(xué)術(shù)視野，而且能讓他們真正明白什么是高質(zhì)量的科研成果，從而最大限度地激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的科研興趣。
最后，鼓勵學(xué)生把目標(biāo)放得高遠(yuǎn)一些，下苦功夫作出高質(zhì)量的論文，爭取在國際頂尖的期刊雜志上發(fā)表?！拔覀兿Ｍ麑W(xué)生在研究的積累中作出有顯示度的工作，所謂‘有顯示度的工作’，對學(xué)生而言，就是你要能在這個領(lǐng)域內(nèi)排名前幾位的期刊雜志獨(dú)立地發(fā)表自己的研究成果?！?/span>
五、做有顯示度的科研，努力在教科書上留下一筆
在交談中，我們發(fā)現(xiàn)章曉輝總是談及要做“有顯示度的科研”，顯然，做“有顯示度的科研”是他對自己科研工作自覺的內(nèi)在的本質(zhì)規(guī)定。但這種“有顯示度的科研”究竟指向什么？有什么具體內(nèi)涵？
首先，“有顯示度的科研”意味著一種“科研根據(jù)地”意識，就是說要劃定好自己的研究領(lǐng)域和范圍。什么都研究，必然是什么都研究不深、不精，自然也就談不上做“有顯示度的科研”。上世紀(jì)九十年代，章曉輝在中科院生理研究所攻讀碩士學(xué)位，那里是中國神經(jīng)電生理研究的發(fā)源地，從那時起，他就一直從事神經(jīng)電生理的研究，因?yàn)樗墙沂敬竽X工作原理的最終技術(shù)手段之一。直到今天，二十多年過去了，不管具體的研究問題怎樣變換，但中心都是圍繞神經(jīng)電生理而展開的。
其次，章曉輝始終重視對基礎(chǔ)問題的研究，注重發(fā)現(xiàn)在一些看似沒有疑惑的原理問題上找到可疑之處。比如，就人體神經(jīng)疾病的研究來說，章曉輝一貫主張與其片面地研究神經(jīng)疾病本身的病理，倒不如先去了解大腦自身的一些機(jī)理。“我們實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)做過一些疾病模型的研究，但做完以后才發(fā)現(xiàn)，我所能做的只能是一些簡單的描述性的東西，真正要去研究其內(nèi)在機(jī)制還需要有很深入得研究才行。所以，后來我們實(shí)驗(yàn)室就果斷調(diào)整方向，沿著基本問題去展開，提出一些原理性的問題，比如單個神經(jīng)細(xì)胞是怎么進(jìn)行神經(jīng)計(jì)算的？神經(jīng)細(xì)胞怎么連在一起？……等等?！?/span>
再次，“有顯示度的科研”在一定程度上也意味著將基礎(chǔ)科研的成果能應(yīng)用于社會生產(chǎn)生活，轉(zhuǎn)化為一定的社會效益?！翱茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科研成果不應(yīng)局限停留于少數(shù)科學(xué)家或科研工作者的學(xué)術(shù)交流探討中，而應(yīng)該積極向社會生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。比如，通過揭示大腦神經(jīng)元的一些工作機(jī)理，在很大程度上能推動對智能計(jì)算和人體部分疾病的研究，進(jìn)而對社會發(fā)展產(chǎn)生積極有益的影響?！?/span>
最后，對于章曉輝自己而言，最重要的就是希望通過自己認(rèn)真扎實(shí)地研究，在專業(yè)領(lǐng)域的知識積累上面作出自己力所能及的貢獻(xiàn)。用他自己的話說，“我希望有朝一日，我和我的課題組能在權(quán)威的教科書上留下屬于我們的一筆。對一個科研工作者而言，任何外在的名利都不過是轉(zhuǎn)瞬即逝的東西，但在知識積累上留下一筆卻是實(shí)實(shí)在在的。個體的生命有限，但歷史經(jīng)驗(yàn)知識的積累卻始終在延續(xù)。一個科研工作者只要能通過自己正直、誠實(shí)、辛勤的科研勞動為自己專業(yè)領(lǐng)域知識的積累留下一筆，這就是最大的欣慰了?！?/span>
基礎(chǔ)科研的創(chuàng)新突破離不開一代又一代科研工作者的接力奮斗，在這種接力奮斗中，科研經(jīng)驗(yàn)得以不斷累積，科研認(rèn)識得以漸漸深化，科研智慧得以成倍增加。當(dāng)前，我們已進(jìn)入了決勝全面建成小康社會的關(guān)鍵時期，不久就要開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的壯麗征程，真正迎來實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興的光明前景。面向新時代中國特色社會主義事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，我們比以往任何時候都更加需要基礎(chǔ)科研取得原創(chuàng)性、突破性、關(guān)鍵性的成果。只有以世界一流的眼光和標(biāo)準(zhǔn)在基礎(chǔ)科研中不斷耕耘，以創(chuàng)新性的思維對原有成果進(jìn)行批判性反思，才能真正推動我國基礎(chǔ)科研在新時代迎來新的長足進(jìn)步。衷心祝愿北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基礎(chǔ)研究方面作出更多貢獻(xiàn)，也祝愿章曉輝和他的課題組作出更多“有顯示度”的高質(zhì)量科研成果。
章曉輝，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授。1994年畢業(yè)于原杭州大學(xué)生物系，1999年獲中國科學(xué)院上海生理所神經(jīng)生物學(xué)博士學(xué)位。1999-2002年在美國UC San Diego 和UC Berkeley從事神經(jīng)可塑性方面博士后研究，期間獲International Human Frontier Science Program（HFSP）long-term fellowship資助。2003年獲中科院“引進(jìn)國外杰出人才（百人計(jì)劃）”資助，任中科院神經(jīng)科學(xué)所神經(jīng)可塑性組聯(lián)合組長；2004-2006年獲HFSP Career Development Award；2007-2013任中科院神經(jīng)科學(xué)所神經(jīng)元信息處理與可塑性組組長，研究員，博士生導(dǎo)師；2010年獲中國科學(xué)院優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師獎與賽洛菲?安萬特優(yōu)秀青年科學(xué)家獎。2013年9月，加入北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)和學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2017年獲中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會“張香桐神經(jīng)科學(xué)青年科學(xué)家”至高榮譽(yù)（該獎項(xiàng)每兩年評選1-2位）。