文/胡月

近年来人工智能技术火热,多元、交叉、融合……这样的词在生活里越来越常见。在科学界,同样也有一批跨越多学科的科学家。破解人脑工作机制、实现用计算机模拟大脑工作。

站在十四五规划的起跑线上,复旦大学类脑智能科学与技术研究院全体科研人员,坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,在构建科研大平台大团队中承担重大创新任务,培育国家战略科技生力军,在脑与类脑科研高地上戮力前行。

行而不辍 未来可期

贾天野,复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年研究员。长期从事人类认知行为、脑神经影像和生物信息学等方面的跨学科交叉综合性研究,尤其是基于大样本神经影像遗传学数据探索人类认知行为及精神障碍的复杂神经生物学机制。

具有跨多学科的教育和科研背景,本科毕业于复旦大学物理系,后赴英国伯明翰大学攻读并获得计算基因组学博士学位,并在世界著名的伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所(其精神病学/心理学研究在“US News全球学科排名”中位列全球第二)任生物信息研究员6年。2017年年底回到复旦大学,在类脑智能科学与技术研究院任职,于2018年获得上海市“浦江学者”及国家自然科学基金青年项目资助,并于2021年获得国家自然基金优秀青年基金项目资助。

本科毕业后,贾天野远赴英国伯明翰大学攻读计算基因组学博士学位。计算基因组学是一门运用高性能计算机和信息技术,对基因组数据进行计算分析和统计建模的学科,属于遗传学范畴。从传统的物理学转到新兴的计算基因组学,无论是研究内容,还是研究方法上,都有着很大的区别,也意味着研究者要付出更多的努力。“挺坎坷的。”回忆起读博时光,贾天野不禁感慨。确实,不仅要快速适应、熟悉一门新的学科,还要在短时间做出成果,实属不易。苦心人,天不负。5年后,贾天野最终顺利毕业,达成了“学生物”的夙愿。

贾天野再接再厉,通过神经影像的全基因组关联分析、行为遗传学分析及动物模型验证,发现并确认了VPS4A基因作为腹侧纹状体奖赏加工及多动行为的遗传学基础,并提出可能的分子神经调控通路。论文发表在2016年的PNAS上,并被荷兰皇家科学院Barbara Franke院士在多个综述中作为影像遗传学的重要早期范例详细引用。

因热爱而努力 因努力而收获

贾天野出色的研究成果,引起了人工智能与大数据研究专家、类脑人工智能科学与技术研究院院长冯建峰教授的关注。

2015年,复旦大学类脑人工智能科学与技术研究院诞生。早在2014年,研究院尚在筹建之时,冯院长就曾动员贾天野回国。回归祖国,以一身本领回馈母校,也是贾天野深藏内心多年的夙愿。面对冯教授的邀请,贾天野立刻答应并加快结束已开展的研究工作,以期早日归国。研究院建成后不久,贾天野作为青年研究员全职加入进来,在冯建峰教授等学术带头人的带领下,继续针对人类认知行为和精神障碍进行神经影像及遗传学研究,并在回国后的短短几年内,连续做出了多项重要的研究成果。

就在最近,针对“负向信息调控紊乱”与酒精滥用的关联这一新兴的研究方向,贾天野与指导的博士生谢超一起,基于在人类认知行为、神经影像数据上的发现,以及动物模型上的证据,以“互补性原理”出发,原创性地发现并提出大脑“内侧眶额叶”对中脑危机响应中枢“背侧导水管周围灰质”不同类型的调控紊乱可导致强迫性或冲动性酒精滥用的双通路模型。相关共同一作兼共同通讯论文发表于2021年的Science杂志子刊、国际权威综合性期刊Science Advances上。这一研究的发现因为突破了传统上专注于“中脑-边缘”奖赏系统的成瘾问题研究范式,被英国皇家学会Barry Everitt院士称赞为“极其重要”。而英国医学科学院David Nutt院士认为此研究“见解深刻”,并对新的治疗手段的开发具有重要的启发作用。

针对青少年中常见精神障碍共病和分型的神经基础这一关键科学问题,贾天野从“强化”相关的特异性神经环路入手,构建多任务模态神经影像大数据解析多维度行为数据的研究新思路/范式,揭示了精神障碍相关行为在不同认知神经环路上的特异性神经标记物,为跨疾病诊断及分型治疗提供了重要的理论基础,被英国皇家学会Trevor Robbins院士称赞为“开创性的研究”。相关一作兼共同通讯论文发表于2020年的Nature杂志子刊、国际权威综合性期刊Nature Human Behaviour上。

探索大脑宇宙 并肩科学光芒

作为青年研究员,贾天野在冯建峰院长的指导下开展研究工作。同时,作为年轻一代的科研骨干,贾天野身边也聚集了数位优秀的博士生,在他的指导下,他们实现了快速成长。类脑科学往往涉及大量的多学科交叉融合的前沿研究方向,需要不同学科背景的研究者进行思维的碰撞,仅仅依靠某一学科,某一个人“单打独斗”很难取得突破进展。

他的团队汇聚了来自基础心理学、生命科学、统计学及应用数学方向的博士生,他也总是会鼓励学生们互相帮助、互相学习,从个人独特的研究视角去切入脑科学领域的重要问题,并在这个过程中实现个人的进步和团队整体研究能力的提升。研究院有个传统——每周二下午都会组织固定的大讨论,讨论会的内容覆盖数学、物理学、神经科学和临床医学等多个学科,还吸引和集聚了国内外各个学科专业的科研合作者,常常是100余人同时在线参与,层次和水平不亚于一场国际论坛。这是难得的头脑风暴和学习的机会。贾天野总是会带领学生学习、观摩、“参战”。

“现在,张江国际脑库ZIB已拥有UK Biobank、ABCD、HCP等国际共享脑科学数据库共52万余例。而到2023年,它将完成围绕精神分裂症、抑郁症、自闭症、脑卒中、精神退行性疾病以及大学生人群等6个队列共1.5万人次的数据采集,包括环境、行为、遗传、脑影像、神经等5-O尺度数据,并在全国建立多个脑科学数据库临床合作点。”说起ZIB,贾天野如数家珍。据了解,ZIB也将与全球主流生物数据库建立安全、互利的合作共享机制,致力于建成全球最大规模的全维度脑数据库和算法中心之一。

当然,跨学科只是手段,跨学科研究的目的,还是要做有情怀、有利于经济社会发展和人民生活水平提高的科研。在贾天野身上,就充分体现了这样的家国情怀。不论科研创新如何变,支撑科研工作者走得更远的,正是这样的使命和担当。