李晨陽　王兆昱

近日，張安琪“悶頭”做了5年的研究在《科學(xué)》發(fā)表。這個熟悉的名字和這張明媚的笑臉，就是10年前走紅網(wǎng)絡(luò)的“門薩女孩”“復(fù)旦學(xué)霸”。19歲實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)獨(dú)立、“月入5萬元”的她早已成為許多同齡人的勵志傳奇。

設(shè)計植入大腦的柔性探針

世界衛(wèi)生組織預(yù)測，到2040年，神經(jīng)退行性疾病將會取代癌癥，成為人類第二大致死疾病。這是由于神經(jīng)退化而導(dǎo)致患者功能障礙的一類疾病，以帕金森綜合征、老年癡呆癥、漸凍癥、亨廷頓舞蹈癥等最為典型。然而面對這些疾病，人類迄今能做的事情非常有限。

張安琪的這篇論文，可能為人類對抗神經(jīng)退行性疾病的武器庫中，增加一柄小巧輕靈的“寶劍”。她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種比頭發(fā)絲還細(xì)的血管內(nèi)神經(jīng)探針，可植入嚙齒動物大腦中直徑100微米以下的血管中。由于該探針質(zhì)地柔軟，不會對大腦或血管造成任何損傷。

更令研究人員欣喜的是，該探針的免疫反應(yīng)極小，且能在體內(nèi)長期穩(wěn)定存在，很有希望用于檢測和干預(yù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

那么，有什么方法可以既保證精度，又不傷害病人的腦部組織呢？這是2018年時，25歲的張安琪頭腦中反復(fù)思考的問題。

彼時的她正在哈佛大學(xué)讀博，師從著名教授Charles Lieber。腦機(jī)接口是當(dāng)時她所在實(shí)驗(yàn)室的研究方向之一。而Lieber實(shí)驗(yàn)室擅長制作的柔性電極，相比于傳統(tǒng)金屬電極，能大大減少對大腦的傷害。

張安琪把實(shí)驗(yàn)室的這些優(yōu)勢方向結(jié)合在一起，希望能設(shè)計出不需要開顱就能定向植入大腦特定位點(diǎn)的柔性探針。

她從心臟支架植入術(shù)獲得了靈感。這種手術(shù)在臨床上已經(jīng)非常成熟，不需要開胸，只需要在腿部或手臂開一個小口，沿著蜿蜒的血管，就可以把支架送到心臟中去。

“這個操作對裝置的設(shè)計要求很高，因?yàn)檠芎荛L很細(xì)，而且是彎彎曲曲的。特別是動脈，還一直在跳動?！睆埌茬髡f“這就要求放進(jìn)去的柔性電極不能太硬也不能太軟，太軟會在血管里卷作一團(tuán)，阻塞血流而導(dǎo)致中風(fēng)；太硬則會傷害血管壁。因此，調(diào)節(jié)這個裝置的力學(xué)性質(zhì)就是工作成功的關(guān)鍵。”明確了研究目標(biāo)，找準(zhǔn)了突破方向，張安琪便開始了漫長而艱難的實(shí)驗(yàn)。

獨(dú)挑研究大梁

在此之前，類似研究采用的實(shí)驗(yàn)動物，都是像羊這樣的大型動物。

張安琪給自己提升了難度等級，她選擇大鼠作為實(shí)驗(yàn)動物。大鼠的腦部血管更加微小精細(xì)，對柔性探針的大小、靈活性和操作的精確性等都提出了更大的挑戰(zhàn)。如果實(shí)驗(yàn)在大鼠上獲得成功，那么未來應(yīng)用于人體無疑會更加容易。

“你看，我設(shè)計的整個裝置比頭發(fā)絲要細(xì)一些。放大來看，形狀就像羽毛一樣。中間是比較硬的一根絲，叫作導(dǎo)絲，控制著整個裝置的力學(xué)性質(zhì)；周圍則是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是比較軟的部分?！睆埌茬髦钢娔X屏幕細(xì)致地解釋著。

把這個探針放入充滿生理鹽水的導(dǎo)管中，用注射器注入大鼠頸部，就可以將其輸送至大鼠的大腦底部。在這里，探針會遇到一個“向左走或向右走”的難題。

向左走，是大腦中動脈（MCA），通往大腦皮層；向右走，是大腦前動脈（ACA），通往嗅球。可探針上沒有方向盤，要怎么才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定向呢？

張安琪想到，這兩根血管的彎曲角度不同，或許可以通過改變導(dǎo)絲的粗細(xì)來調(diào)節(jié)探針的彎曲程度，從而讓探針自行找到最適宜通過的轉(zhuǎn)彎。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，她找到了導(dǎo)絲最適合的兩個寬度，分別是25微米和75微米。這樣，兩根“羽毛”能夠分別順利進(jìn)入兩根不同的血管，從而檢測大腦不同區(qū)域的電信號。

“悶頭”實(shí)驗(yàn)多年后，張安琪把自己的心血投稿到《科學(xué)》，僅僅兩個月就被接收了。

閱盡千帆，科研是“最好的人生選擇”

從復(fù)旦到哈佛再到斯坦?！还軓埌茬髟谶^去10年間如何低調(diào)，她金光閃閃的履歷，依然吸引著人們的好奇和關(guān)切。

10年過去，褪去了“網(wǎng)紅”“女神”這些浮夸的標(biāo)簽，張安琪用自己的成果回答了這些問題。

“我過去的各種經(jīng)歷，反而堅(jiān)定了我選擇科研的決心?！彼f，“比如我本科前兩年，花了很多時間在科研上，但沒有出任何成果。在我很沮喪和懷疑的時候，看到身邊的同學(xué)都過得那樣豐富多彩，于是我也嘗試去新東方做英語老師。這讓我有機(jī)會看看其他的職業(yè)是什么樣的。結(jié)果就是，我經(jīng)歷得越多，科研的理想就越堅(jiān)定?！?/p>

談及過去走紅網(wǎng)絡(luò)對自己的影響，張安琪表示，既不后悔，也不留戀?！澳菐啄?，我收到過很多同學(xué)的來信，其中不少是女生。她們告訴我，我的故事激勵了她們。這讓我非常高興，因?yàn)殡m然現(xiàn)在有更多女生做科研，但男女比例依然不平衡。就像鮑哲南教授是我的女性榜樣一樣，我也希望自己可以鼓勵更多女生參與科研工作?！?/p>

對于未來，張安琪有非常明確的規(guī)劃。她想要繼續(xù)從事腦機(jī)接口方向的研究，為人類健康作出更多貢獻(xiàn)；同時，她也想成為Charles Lieber那樣的教授，不僅擅長科研，也擅長培養(yǎng)人才，不僅是一名好科學(xué)家，也是一名好老師。