編者按：每個人的心中都有一個夢想，有的人，將之藏在心底；有的人，將她變成現(xiàn)實。復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院賈天野就經(jīng)歷了一番浪漫而又波折的追夢之旅，從物理學(xué)到生物學(xué)，為了夢想，他，砥礪轉(zhuǎn)身，為了讀懂智慧人腦，他，拼搏前行。這就是賈天野，一位執(zhí)著的追夢人。

“人無遠(yuǎn)慮，必有近憂。”科技的發(fā)展亦是如此， 尤其是在人工智能領(lǐng)域，科學(xué)家們相信：類腦智能將啟迪人工智能發(fā)展的新方向，也是實現(xiàn)通用人工智能的最可能路徑。

值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段類腦智能研究發(fā)展依然緩慢。而腦認(rèn)知機(jī)理尚不清楚是主要的制約因素。因此，在科學(xué)家們看來，讀懂大腦，是實現(xiàn)類腦智能的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。

在探索人腦的科研工作者中，賈天野深受關(guān)注。他，具有跨多學(xué)科的教育和科研背景，長期從事人類認(rèn)知行為、腦神經(jīng)影像和生物信息學(xué)等方面的跨學(xué)科交叉綜合性研究，并取得了一系列高水平的、具有國際影響力的研究成果。這一系列的科研成果為精神疾病的診療新方法及類腦智能研究提供了重要的啟發(fā)思路和理論基礎(chǔ)。

走上生物學(xué)夢想路

從復(fù)旦大學(xué)物理專業(yè)到遠(yuǎn)赴英國伯明翰大學(xué)攻讀計算基因組學(xué)，賈天野選擇了追尋夢想。雖然這樣的轉(zhuǎn)變，讓他的求學(xué)之路充滿了坎坷，不僅要快速適應(yīng)、熟悉一門新的學(xué)科，還要在短時間做出成果，但困難并沒有讓賈天野退縮，反而，讓他充滿了斗志，5 年的時光匆匆而過，賈天野順利畢業(yè)，昂首走向了一直向往的生物學(xué)領(lǐng)域。

2011 年，賈天野作為生物信息研究員加入世界著名的倫敦精神病研究院（現(xiàn)隸屬于倫敦國王學(xué)院），通過關(guān)注青少年“強(qiáng)化”行為的縱向歐洲合作研究——IMAGEN計劃，獲得海量生物大數(shù)據(jù)的支持，很快，就有了重要發(fā)現(xiàn)。

通過結(jié)合神經(jīng)影像、行為及遺傳學(xué)信息，他與同事首次實現(xiàn)了“遺傳 - 神經(jīng)機(jī)制 - 酗酒行為”的神經(jīng)生物學(xué)模型在人類以及實驗動物上的雙重驗證，并于 2012 年發(fā)表在國際權(quán)威綜合期刊 PNAS 上。該研究引起了社會及學(xué)界的廣泛關(guān)注，例如物質(zhì)成癮領(lǐng)域的權(quán)威期刊 Addiction Biology 主編、德國海德堡大學(xué)精神藥理學(xué)研究院院長 Rainer Spanagel 教授，在社論式回顧文章中，兩次將該研究成果作為“當(dāng)前最先進(jìn)的飲酒成癮遺傳學(xué)研究范式” 的重要例證。

此后，賈天野通過神經(jīng)影像的全基因組關(guān)聯(lián)分析、行為遺傳學(xué)分析及動物模型驗證，發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了 VPS4A 基因作為腹側(cè)紋狀體獎賞加工及多動行為的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并提出可能的分子神經(jīng)調(diào)控通路。論文發(fā)表在 2016 年的PNAS 上，并被荷蘭皇家科學(xué)院 Barbara Franke 院士在多個綜述中作為影像遺傳學(xué)的重要早期范例詳細(xì)引用。

在國外奮斗的歲月里，賈天野開拓了思維，積累了豐富的探索經(jīng)驗，但回國回饋母校，也是賈天野一直以來的心愿。2017 年，他的愿望實現(xiàn)了。

開啟解析人腦新征程

活在當(dāng)下，研究未來。在科學(xué)家的眼中，神經(jīng)退行性疾病及精神障礙是大腦疾??；類腦智能是科技發(fā)展的未來。兩者都與人腦密切相關(guān)，由此可見，對人腦運作機(jī)理的深入研究，勢在必行。尤其是近幾年來，探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究和以建立與發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究，不僅是中國的科研重點，亦是世界的攻關(guān)方向。

在這樣的背景下，復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院誕生了。這座成立于 2015 年的研究院，在籌備之時，便已開始延攬世界一流人才。賈天野，因其出色的研究成果，成為重點招攬對象。而賈天野本人也早已有回國報效母校的想法，兩者“一拍即合”。于是，研究院建成后不久，賈天野作為青年研究員全職加入進(jìn)來，繼續(xù)針對人類認(rèn)知行為和精神障礙進(jìn)行神經(jīng)影像及遺傳學(xué)研究，短短幾年，便已成績斐然。

針對神經(jīng)影像缺乏可靠的大規(guī)模遺傳 - 環(huán)境交互作用（如其重要的表征物 DNA 甲基化）相關(guān)研究的狀況，賈天野與 Desrivières 教授通過對來自全世界 11 個甲基化工作組 3337 名人類被試者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)了海馬體積的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并原創(chuàng)了 DNA 甲基化“跨組織等效性檢驗”統(tǒng)計模型，可有效回答表觀遺傳學(xué)中生物學(xué)標(biāo)記物在不同器官 / 組織間的等效性問題。相關(guān)一作論文發(fā)表在 2019 年的精神障礙研究領(lǐng)域的權(quán)威期刊Molecular Psychiatry 上。

針對青少年中常見精神障礙共病和分型的神經(jīng)基礎(chǔ)這一關(guān)鍵科學(xué)問題，賈天野從“強(qiáng)化”相關(guān)的特異性神經(jīng)環(huán)路入手，構(gòu)建利用多任務(wù)模態(tài)神經(jīng)影像大數(shù)據(jù)解析多維度行為數(shù)據(jù)的研究新思路 / 范式，揭示了精神障礙相關(guān)行為在不同認(rèn)知神經(jīng)環(huán)路上的特異性神經(jīng)標(biāo)記物，為跨疾病診斷及分型治療提供了重要的理論基礎(chǔ)。這一研究被英國皇家學(xué)會 Trevor Robbins 院士稱贊為“開創(chuàng)性的”。相關(guān)一作兼共同通訊論文發(fā)表于 2020年的 Nature雜志子刊、國際權(quán)威綜合性期刊 Nature Human Behaviour 上。

科研永無止境，賈天野的研究也越發(fā)深入。在最新的酗酒成癮研究中，他發(fā)現(xiàn)，人類的很多看似迥異的成癮行為背后，可能存在相似的大腦機(jī)理。

2018 及 2019 年發(fā)表在 Science 的動物模型顯示，一個包括皮層上腦區(qū)內(nèi)側(cè)前額葉（mPFC）、皮層下腦區(qū)背側(cè)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（dPAG）以及杏仁核中央核（CeA）在內(nèi)的“負(fù)向刺激”調(diào)控神經(jīng)環(huán)路可能與鼠類酗酒行為的產(chǎn)生有關(guān)。其中，dPAG 是調(diào)控動物回避危險信號的核心區(qū)域，而 CeA 則負(fù)責(zé)情緒調(diào)控。

受此啟發(fā)，賈天野與其指導(dǎo)的博士生謝超首先在人類數(shù)據(jù)中驗證了上述動物模型的有效性：即，當(dāng)存在負(fù)向信號的情況下，信息中樞內(nèi)側(cè)眶額葉（mOFC）對 CeA 的抑制性調(diào)控的減弱，與酗酒行為的增加相關(guān)，但這一效應(yīng)可能隨著大腦的發(fā)育（例如情緒控制能力得到增強(qiáng)）而消失；而與此同時，mOFC 對 dPAG 的抑制性調(diào)控增強(qiáng)也會誘發(fā)酗酒行為，這一效應(yīng)源于個體忽略了酒精帶來的負(fù)向效果，因而產(chǎn)生無法停止的強(qiáng)迫性飲酒，并且這一效果不會隨著大腦的發(fā)育而消退。這些發(fā)現(xiàn)都佐證了動物實驗中結(jié)果在人類中的可遷移性。

但出人意料的，課題組同時還發(fā)現(xiàn)，如果在無外界刺激的基線狀態(tài)下，mOFC 對 dPAG 的刺激性調(diào)控異常增強(qiáng)，也會使得個體對于外界負(fù)向刺激過于敏感，進(jìn)而誘發(fā)沖動性的酗酒行為來回避當(dāng)下的狀況?；谏鲜龅陌l(fā)現(xiàn)，課題組進(jìn)而提出了 mOFC-dPAG 這一“負(fù)向信號”通路調(diào)控紊亂導(dǎo)致酒精濫用的雙通路模型，即對“負(fù)向信號”的過度抑制會導(dǎo)致強(qiáng)迫性的酗酒行為，而對“負(fù)向信號”的過于敏感則會導(dǎo)致沖動性的酗酒。相關(guān)論文《內(nèi)側(cè)眶額葉與背側(cè)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)調(diào)控神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人類酒精濫用中的作用》發(fā)表于 2021 年的 Science 雜志子刊、國際權(quán)威綜合性期刊 Science Advances 上。

這一研究的發(fā)現(xiàn)因為突破了傳統(tǒng)上專注于“中腦 - 邊緣”獎賞系統(tǒng)的成癮問題研究范式，被英國皇家學(xué)會 Barry Everitt 院士稱贊為“極其重要”。而英國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 David Nutt 院士認(rèn)為此研究“見解深刻”，并對新的治療手段的開發(fā)具有重要的啟發(fā)作用。

科研之外的精彩

科研，是賈天野的核心，但作為青年科研工作者，他也肩負(fù)起了更多的責(zé)任。其中，代表類腦研究院負(fù)責(zé)張江國際腦庫的建設(shè)協(xié)調(diào)工作也是他的主要工作內(nèi)容。據(jù)賈天野介紹：張江國際腦庫（ZIB），是研究院下設(shè)的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心，也是上海市“腦與類腦智能基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化應(yīng)用”市級重大專項支持建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施平臺。

現(xiàn)在，ZIB 已擁有 UK Biobank、ABCD、HCP 等國際共享數(shù)據(jù)庫 52 萬余例。而到 2023 年，它將圍繞精神分裂癥、抑郁癥、自閉癥、腦卒中、精神退行性疾病以及大學(xué)生人群等 6 個隊列共 1.5 萬人次，完成環(huán)境、行為、遺傳、腦影像、神經(jīng)等 5-O 尺度數(shù)據(jù)的采集，并在全國建立多個腦科學(xué)數(shù)據(jù)庫臨床合作點。與此同時，ZIB 也將與全球主流生物數(shù)據(jù)庫建立安全、互利的合作共享機(jī)制，致力于建成全球最大規(guī)模的全維度腦數(shù)據(jù)庫和算法中心之一。

這個平臺一旦建設(shè)成功，將會極大的促進(jìn)腦科學(xué)研究工作高效，快速的開展，而其開放的申請機(jī)制，對國內(nèi)的科研工作者而言，更是意義重大。

走過韶華，不負(fù)韶華，作為青年研究員的賈天野，一直奔走在探索人腦的路上，隨著研究的深入，他將解析更多人腦的秘密，為疾病患者帶去治愈的希望，為類腦智能貢獻(xiàn)更多的力量。這就是賈天野的愿景，亦是他畢生追求的夢想和目標(biāo)，故事已經(jīng)開始，精彩仍在繼續(xù) ......

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