談選題、解題和結(jié)題
談選題、解題和結(jié)題
中科院神經(jīng)科學(xué)研究所2013年年會(huì)蒲慕明所長(zhǎng)的講話
2013年12月27日
（根據(jù)錄音整理）
（開(kāi)場(chǎng)白）今年一月份，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在國(guó)會(huì)的年度演講（國(guó)情咨文）中宣布要啟動(dòng)一個(gè)腦計(jì)劃，叫 “腦活動(dòng)圖譜計(jì)劃”（Brain Activity Map Project），提出了很宏偉的目標(biāo)，要記錄大腦里每個(gè)神經(jīng)元的每個(gè)電脈沖（“record every spike for every neuron”）。到了四月份，美國(guó)的腦計(jì)劃修訂為Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative，以發(fā)展研究大腦的新技術(shù)為目標(biāo)。今年一月，歐盟也啟動(dòng)了一個(gè)“人類(lèi)腦計(jì)劃”（Human Brain Project），目標(biāo)是要依據(jù)已經(jīng)掌握的關(guān)于神經(jīng)聯(lián)結(jié)的資料，通過(guò)超級(jí)電腦模擬大腦的功能。這兩個(gè)計(jì)劃激發(fā)了全世界對(duì)腦科學(xué)的重視，日本通過(guò)一年來(lái)的醞釀，預(yù)計(jì)明年4月也將公布日本的腦科學(xué)計(jì)劃。
今年四月份以來(lái)，腦科學(xué)的研究計(jì)劃也引起了國(guó)內(nèi)的高度關(guān)注，國(guó)務(wù)院層面也很重視。郭愛(ài)克老師和我參與了多次全國(guó)性的討論會(huì)，目前看來(lái)中國(guó)的腦科學(xué)計(jì)劃勢(shì)在必行。美國(guó)的腦計(jì)劃是用新技術(shù)來(lái)“理解腦”，歐盟的腦計(jì)劃是用超級(jí)電腦來(lái)“模擬腦”，國(guó)內(nèi)許多科學(xué)家的共識(shí)是中國(guó)腦計(jì)劃應(yīng)更重視“保護(hù)腦”，尤其是腦疾病的診斷和治療。大家都知道在未來(lái)十年或二十年內(nèi)完全理解腦是不可能的。而在沒(méi)有能完全理解腦和模擬腦之前，基于現(xiàn)有的知識(shí)，我們應(yīng)該已能夠?qū)δX疾病問(wèn)題做出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。在全球范圍內(nèi)，腦疾病都是重大的醫(yī)療問(wèn)題，約有19%的社會(huì)醫(yī)療負(fù)擔(dān)來(lái)源于腦疾病，這已經(jīng)超過(guò)了心血管病或癌癥的社會(huì)負(fù)擔(dān)。基于社會(huì)的緊迫需求，神經(jīng)所作為全國(guó)目前主要的神經(jīng)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)之一，必須為未來(lái)的中國(guó)腦計(jì)劃中做出貢獻(xiàn)。神經(jīng)所經(jīng)歷了十四年的發(fā)展，現(xiàn)在擁有了更大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覀冋诶^續(xù)招聘新的研究組長(zhǎng)，不斷地有新的研究組長(zhǎng)到位，申請(qǐng)人也越來(lái)越多。未來(lái)的七年內(nèi)，神經(jīng)所要擴(kuò)展到50個(gè)研究組。實(shí)驗(yàn)室空間的問(wèn)題基本上已經(jīng)得到了中科院和生科院的保障。
今年神經(jīng)所的一件大事就是四位研究組長(zhǎng)離開(kāi)神經(jīng)所。這個(gè)現(xiàn)象反映出：雖然神經(jīng)所的學(xué)術(shù)環(huán)境是很好的，但是我們還是有一些不盡如人意的地方。比如嚴(yán)格國(guó)際評(píng)審所帶來(lái)的壓力，科研人員的待遇，上海的高房?jī)r(jià)，子女選擇好學(xué)校等等問(wèn)題；有些條件我們也許不如國(guó)內(nèi)的一些高校。中科院領(lǐng)導(dǎo)非常重視這些問(wèn)題，也在努力改善一些狀況。我們希望神經(jīng)所不但能有好的科研環(huán)境，更能讓所有人能安心地在神經(jīng)所工作。我相信未來(lái)幾年可以有所改善。今天的開(kāi)場(chǎng)白就講到這里，下面我要談?wù)?“如何選題，如何解題，如何結(jié)題”的一些問(wèn)題，供大家參考。
談選題、解題和結(jié)題
一、如何選題
我認(rèn)為選題可以從重要性、獨(dú)特性、新穎性和可行性四個(gè)方面來(lái)考慮。
1.重要性
首先，你認(rèn)為重要的問(wèn)題，同行是否有共識(shí)，都認(rèn)為重要？雖然現(xiàn)在有很多大家公認(rèn)的重要問(wèn)題，但你也會(huì)發(fā)現(xiàn)有些科學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為他研究的問(wèn)題很重要，而同行卻并不盡認(rèn)同。不可否認(rèn)有個(gè)別科學(xué)家特別有遠(yuǎn)見(jiàn)，別人認(rèn)為不重要的問(wèn)題，但他能夠發(fā)覺(jué)其重要性。比如英國(guó)生化學(xué)家Peter Mitchell，堅(jiān)持他的chemiosmotic理論很重要，然而開(kāi)始同行卻不認(rèn)可。但他堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了他的理論，他也獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但是特別有遠(yuǎn)見(jiàn)的科學(xué)家畢竟鳳毛麟角，只有極少數(shù)科學(xué)家能夠看到我們常人所不能看到的重要問(wèn)題，有時(shí)候這還夾雜著很大的冒險(xiǎn)成分。對(duì)于我們大多數(shù)的科學(xué)家，我還是建議在選題時(shí)選擇同行都認(rèn)為重要的問(wèn)題。這里就引申出與同行交流的重要性。我常常要求我們的同學(xué)和老師們重視與來(lái)所訪問(wèn)的科學(xué)家的交流，介紹自己的工作，看看他們是否覺(jué)得有意思。如果同行都認(rèn)為是很重要的工作，你就會(huì)對(duì)自己的研究更有信心。問(wèn)題重要性的另一方面在于是否有線索提示該問(wèn)題有可能被解決？有很多大家公認(rèn)很重要的問(wèn)題，比如自我意識(shí)的問(wèn)題，做夢(mèng)的意義等等。這些公認(rèn)重要的問(wèn)題沒(méi)有得到解決，很重要的原因在于沒(méi)有足夠的線索，目前解決它的可能性不大。但如果有膽識(shí)去專(zhuān)研有一點(diǎn)線索的重要問(wèn)題，就有完成重大突破的機(jī)會(huì)，稍候我會(huì)舉一些實(shí)例。
2.獨(dú)特性與新穎性
獨(dú)特性和新穎性密不可分。獨(dú)特性的一方面體現(xiàn)在問(wèn)題的選擇，是否是很多人已在研究的問(wèn)題。現(xiàn)在科學(xué)家為數(shù)眾多，競(jìng)爭(zhēng)本來(lái)就很激烈，如果你研究的課題已經(jīng)有很多人在做了，那么競(jìng)爭(zhēng)壓力就會(huì)非常大。當(dāng)然，如果你選擇的問(wèn)題既是重要的，又沒(méi)別人在做，那肯定有獨(dú)特性。但是除了一些公認(rèn)的特別困難的問(wèn)題外，這種可能性是很小的。獨(dú)特性的另一方面是體現(xiàn)在假說(shuō)、手段和方法的獨(dú)特性。研究同樣的問(wèn)題，如果你有別人沒(méi)有的假說(shuō)、手段和方法，可能搶先一步解決這個(gè)問(wèn)題。如果你和你的合作者有不同專(zhuān)長(zhǎng)的獨(dú)特組合，這也是有了獨(dú)特性。常常這種多實(shí)驗(yàn)室有獨(dú)特性的合作是成功的關(guān)鍵。我國(guó)目前普遍的生物科研單位的結(jié)構(gòu)以是小實(shí)驗(yàn)室為主，一個(gè)組長(zhǎng)帶一批學(xué)生和少數(shù)的博士后。只靠單一實(shí)驗(yàn)室去和國(guó)際上許多同領(lǐng)域有多年積累經(jīng)驗(yàn)、擁有一大群一流的博士后的實(shí)驗(yàn)室去競(jìng)爭(zhēng)，我們能靠的是找到有獨(dú)特性的專(zhuān)研途徑，尤其是有獨(dú)特性的合作，才有競(jìng)爭(zhēng)力。
3.可行性
可行性是指你是否擁有解決重要問(wèn)題所需要的專(zhuān)長(zhǎng)和能力。有時(shí)候，你選擇的問(wèn)題很重要，想法也很新穎、有獨(dú)特性，但是你沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題的能力，依然做不成。另外，你的環(huán)境是否允許也是重要的因素。很多重要的問(wèn)題之所以沒(méi)有解決，是因?yàn)殡y度很高，如果你想要解決問(wèn)題，是需要冒風(fēng)險(xiǎn)的。我們現(xiàn)在往往不敢冒風(fēng)險(xiǎn)，常說(shuō)能在科學(xué)界生存是最重要的，因?yàn)橐暾?qǐng)經(jīng)費(fèi)，要發(fā)表論文，要畢業(yè)，所以環(huán)境不允許我冒風(fēng)險(xiǎn)。其實(shí)我們現(xiàn)在的研究環(huán)境已經(jīng)得到了大大的改善，近年來(lái)國(guó)家科研資助結(jié)構(gòu)為鼓勵(lì)創(chuàng)新性的研究，已經(jīng)“允許”創(chuàng)新項(xiàng)目失敗，允許項(xiàng)目結(jié)題時(shí)沒(méi)有做出預(yù)期的結(jié)果，只要你做的是真正創(chuàng)新的研究。我們研究所的環(huán)境也是如此，組長(zhǎng)的終身職評(píng)審年限是8年。而在美國(guó)同樣的年輕組長(zhǎng)，第5年就開(kāi)始進(jìn)行終身職的評(píng)審。我們的環(huán)境更允許科研人員冒風(fēng)險(xiǎn)。而且我們也不統(tǒng)計(jì)論文數(shù)量，假設(shè)你做了8年，實(shí)驗(yàn)工作有進(jìn)展，研究的問(wèn)題很重要，國(guó)際評(píng)審委員會(huì)認(rèn)為值得繼續(xù)做下去，即使你沒(méi)有發(fā)表很多論文，依然可以在神經(jīng)所獲得終身職。總之，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境越來(lái)越允許你冒風(fēng)險(xiǎn)。
其實(shí)一個(gè)科學(xué)家的終身成就與他是否有勇氣冒風(fēng)險(xiǎn)是成正比的。只有那些愿意冒風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)家才有可能解決重大的科學(xué)問(wèn)題，取得較大的科學(xué)成就。多年來(lái)我觀察了很多有重大成就科學(xué)家的個(gè)性、做研究的風(fēng)格和選題的方式，發(fā)現(xiàn)都與他是否愿意冒風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)。英文有個(gè)詞叫“audacity”（中文可翻譯為“膽識(shí)”），這個(gè)詞經(jīng)出現(xiàn)在推薦信中，說(shuō)某科學(xué)家有膽識(shí)，是很高的評(píng)價(jià)。類(lèi)似的詞語(yǔ)還有“killer spirit”，是指一個(gè)科學(xué)家抓住一個(gè)問(wèn)題以后，有一種一定要把問(wèn)題解決的精神。這種愿意冒風(fēng)險(xiǎn)的膽識(shí)是一個(gè)科學(xué)家能否解決重大問(wèn)題的關(guān)鍵。
4.選題的舉例
1）Rodney MacKinnon：第一個(gè)做出離子通道的三維晶體結(jié)構(gòu)的科學(xué)家。他在1998年首先解析出一種鉀通道的三維結(jié)構(gòu)。1995年，他完成了博士后工作，先在哈佛大學(xué)擔(dān)任助理教授，隨后到了洛克菲勒大學(xué)。那時(shí)許多鉀通道的一維氨基酸序列已通過(guò)克隆技術(shù)定出了，就是缺少三維結(jié)構(gòu)。由于膜蛋白很難形成晶體，所以無(wú)法解析三維結(jié)構(gòu)。而MacKinnon就決定他要解決做離子通道晶體的困難問(wèn)題。MacKinnon在Brandeis大學(xué)時(shí)的博士后指導(dǎo)老師Chris Miller教授，也是一位離子通道領(lǐng)域的著名生物物理學(xué)家,當(dāng)時(shí)也是HHMI的研究員，擁有充沛的研究資源，也知道這個(gè)問(wèn)題很重要，但是Miller就沒(méi)有這個(gè)膽識(shí)去解決離子通道三維結(jié)構(gòu)的困難問(wèn)題。MacKinnon在洛克菲勒大學(xué)成立了實(shí)驗(yàn)室，雇了少數(shù)人，整天把自己關(guān)在實(shí)驗(yàn)室?guī)е鴰讉€(gè)學(xué)生和博士后做實(shí)驗(yàn)。終于摸索出離子通道在純化時(shí)形成晶體的特殊環(huán)境條件。有了好晶體，高分辨度的三維結(jié)構(gòu)的解決就不遠(yuǎn)了。1998年解析出第一個(gè)鉀通道的三維晶體結(jié)構(gòu)，2003年就獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。正是因?yàn)镽od MacKinnon有這種killer spirit，所以他能夠解決重大問(wèn)題。
2）山中伸彌（Shinya Yamanaka）： 2012年獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的Yamanaka在開(kāi)始研究誘導(dǎo)多能干細(xì)胞時(shí)是有點(diǎn)線索的。在細(xì)胞分化的過(guò)程中，大家都知道轉(zhuǎn)錄因子起主要作用，一系列轉(zhuǎn)錄因子的有序表達(dá)和功能造成細(xì)胞的正向分化。Yamanaka設(shè)想為什么不能有一些轉(zhuǎn)錄因子的組合，使這個(gè)過(guò)程反向，將體細(xì)胞變?yōu)槎嗄芨杉?xì)胞。這個(gè)想法是合理的，它并不違反任何物理化學(xué)的規(guī)律。在沒(méi)有太大資助的情況下，Yamanaka堅(jiān)持不懈地研究了幾年，把可能參與分化的轉(zhuǎn)錄因子排列組合，最終選出了4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，2006年成功地把成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)成多能干細(xì)胞。其實(shí)大家都知道誘導(dǎo)反向分化是可能的，但是只有Yamanaka肯冒險(xiǎn)并堅(jiān)持不懈地去嘗試，所以最終他做成了。
3）Douglas Melton：兩年以后（2008年），哈佛大學(xué)的Doug Melton發(fā)現(xiàn)胰腺里面的α細(xì)胞可以用表達(dá)外源的轉(zhuǎn)錄因子，直接轉(zhuǎn)換為b細(xì)胞，證實(shí)了分化后的細(xì)胞之間可以直接轉(zhuǎn)換，不需要先把它先回復(fù)到干細(xì)胞，再分化成另一種細(xì)胞，直接用轉(zhuǎn)錄因子來(lái)重編程就可以轉(zhuǎn)換過(guò)去。這個(gè)假說(shuō)原理上是可行的，開(kāi)始也有些線索，與β細(xì)胞本身分化過(guò)程相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子可能在轉(zhuǎn)分化時(shí)也會(huì)有作用，關(guān)鍵看你如何選出合適的轉(zhuǎn)錄因子組合，能把α細(xì)胞直接轉(zhuǎn)換成β細(xì)胞。Doug Melton實(shí)驗(yàn)室有一位叫Zhou Qiao的博士后負(fù)責(zé)找出轉(zhuǎn)錄因子的組合，做了三年。剛開(kāi)始候選的轉(zhuǎn)錄因子清單蠻長(zhǎng)的，慢慢地篩選，最后找到三個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，可以直接轉(zhuǎn)換α細(xì)胞。這也是一個(gè)需要冒險(xiǎn)的例子，看準(zhǔn)了重要問(wèn)題，不懈的努力把它做成。
4）未來(lái)的某位科學(xué)家：我想到了另外一個(gè)問(wèn)題，既然外源的轉(zhuǎn)錄因子可以造成轉(zhuǎn)分化，為什么生物體不能有機(jī)制自己產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄因子造成內(nèi)源性轉(zhuǎn)分化呢？比如腦損傷某類(lèi)細(xì)胞缺失，為什么生物體不能把他類(lèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)化成所需的細(xì)胞，比如將膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變成神經(jīng)元？生物體應(yīng)該會(huì)演化出這個(gè)機(jī)制。大腦皮層內(nèi)有很多NG2細(xì)胞，功能還很不清楚。已知道NG2細(xì)胞可以與神經(jīng)元形成突觸。它們能不能通過(guò)內(nèi)源性因子的作用轉(zhuǎn)變成神經(jīng)元呢？我覺(jué)得這是一個(gè)有用的機(jī)制，生物體應(yīng)該在某種條件下利用這個(gè)機(jī)制。我不知道未來(lái)那一位科學(xué)家有膽識(shí)去專(zhuān)研這個(gè)問(wèn)題，它的意義是不言而喻的。
二、如何解題
下面我再談?wù)劷忸}的幾個(gè)要點(diǎn)（步驟）。
1.確認(rèn)方法的可信度（positive control的重要性）
首先我們要確認(rèn)解題方法的可信度，這一點(diǎn)至關(guān)重要。很多同學(xué)往往很心急，在沒(méi)有能確認(rèn)實(shí)驗(yàn)方法和手段是否可靠的情況下，就大量收集數(shù)據(jù)，導(dǎo)致最后結(jié)果不可信。為了檢驗(yàn)方法的可信度，一定要做正對(duì)照（“positive control”）。正對(duì)照就是你要把別人使用該方法已做出的結(jié)果重復(fù)出來(lái)，如果你能重復(fù)，又有同樣的精確度，那么你就建立了一個(gè)可靠的方法。不僅如此，最好你的精確度比別人發(fā)表的還更好，這樣你可能有更好的結(jié)果。所以我認(rèn)為用正對(duì)照來(lái)確認(rèn)自己的技術(shù)是解題時(shí)第一步要做的工作。
2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)（optimize experimental parameters）
第二步就要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)。許多同學(xué)一旦得到預(yù)期的結(jié)果，就開(kāi)始大量收集數(shù)據(jù)，到最后才發(fā)現(xiàn)由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有選到最佳的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，得到的結(jié)果的不顯著。論文寫(xiě)完后送審，評(píng)委可能會(huì)說(shuō)你看到的現(xiàn)象太小，不夠robost，或者噪音太大。我們做實(shí)驗(yàn)往往需要做很多操控（manipulation），可能由于現(xiàn)象不強(qiáng)，在做各種方式操控時(shí)，所得結(jié)果的噪音太大，需要做大量的實(shí)驗(yàn)才能獲得有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，一定要把各類(lèi)實(shí)驗(yàn)參數(shù)選到最優(yōu)，然后再繼續(xù)下一步的研究工作，千萬(wàn)不能心急。在大量數(shù)據(jù)收集完以后，發(fā)現(xiàn)也許沒(méi)有選到最優(yōu)參數(shù)，數(shù)據(jù)又舍不得丟棄；但最后還是要使用新的參數(shù)條件重新收集數(shù)據(jù)，又需要花費(fèi)很多時(shí)間。
3.結(jié)果的可重復(fù)性（在你手中或別人手中）
結(jié)果的可重復(fù)性也很重要。可重復(fù)性有兩重含義，首先是你的結(jié)果在自己的手中能否重復(fù)？你三個(gè)月或者一年前得到的結(jié)果，今天是否還是能夠重復(fù)？會(huì)不會(huì)因?yàn)槟菚r(shí)有些未知因素，導(dǎo)致了你的結(jié)果，現(xiàn)在情況變了，你的結(jié)果就不能重復(fù)？一旦出現(xiàn)這種情況，你一定要弄清楚不能重復(fù)的原因。另一種可重復(fù)性是指你的結(jié)果，不僅你自己能夠重復(fù)，還要能夠在別人手中被重復(fù)。科學(xué)研究中往往有很多結(jié)果是由研究人員個(gè)人的偏見(jiàn)（bias）或不自覺(jué)的因素造成的。比如實(shí)驗(yàn)后你感覺(jué)今天實(shí)驗(yàn)不好，數(shù)據(jù)我不要了，這就是偏見(jiàn)，而且這種偏見(jiàn)到最后會(huì)誤導(dǎo)你的研究結(jié)論。所以我建議大家有結(jié)果后，請(qǐng)你的同學(xué)重復(fù)一下關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的老師最好安排不同的人做相同的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)，盲實(shí)驗(yàn)（blind experiment）也就是這個(gè)目的。在沒(méi)有任何偏見(jiàn)下，如果大家都做出了相同的結(jié)果，這就是可重復(fù)性。結(jié)果能夠在自己實(shí)驗(yàn)室里能重復(fù)，發(fā)表以后，你也更有信心別人可以重復(fù)你的結(jié)果。
4.解題時(shí)的專(zhuān)注度是突破的關(guān)鍵
解題時(shí)的專(zhuān)注度是突破的關(guān)鍵。你在解題時(shí)會(huì)面臨各種各樣的問(wèn)題，比如找到最好的方法，選擇最優(yōu)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)儀器或技術(shù)出了問(wèn)題等等，這時(shí)候最重要的就是要專(zhuān)注，要不斷地思考解決途徑。大腦是很奇妙的，解決問(wèn)題的想法，往往是在你極端地緊張、不斷地思索之后突然的閃現(xiàn)出來(lái)的。有人問(wèn)牛頓，你這么想出萬(wàn)有引力定律的，他的回答很簡(jiǎn)單：“不停地想這個(gè)問(wèn)題”（“By thinking on it continually”）
剛才李丹同學(xué)關(guān)于谷胺酸受體的工作讓我想起了自己的一個(gè)經(jīng)歷，分享給大家。現(xiàn)在都知道插入細(xì)胞膜后AMPA受體可以在膜上橫向擴(kuò)散（diffuse）到突觸，三十年前我的一項(xiàng)研究工作就是在研究這種現(xiàn)象的可能性。突觸上受體聚集（clustering）的機(jī)制是什么？在發(fā)育過(guò)程中，膜上的各種受體是否可通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到突觸，利用在突觸將形成處有特異結(jié)合分子，可以與受體結(jié)合，造成受體聚集的陷阱（trap）。也許剛才李丹講到的CDKL-5就是這樣一個(gè)trap。我當(dāng)時(shí)需要解決的一個(gè)問(wèn)題是：受體分子在膜上的橫向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是否足夠快，使得我們能夠解釋受體聚集（clustering）的時(shí)間過(guò)程。在神經(jīng)終端接觸到肌肉細(xì)胞膜后，在接觸點(diǎn)幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)就可以產(chǎn)生大量聚集乙酰膽堿（神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)遞質(zhì)）受體,產(chǎn)生新的突觸。diffusion-mediated trapping如果是產(chǎn)生受體聚集的一種機(jī)制, 受體分子在膜上的橫向擴(kuò)散速率應(yīng)該足夠快。當(dāng)時(shí)研究分子擴(kuò)散都是使用FRAP(fluorescence recovery after photobleaching)方法，將熒光分子標(biāo)記在可以與乙酰膽堿受體緊密結(jié)合的蛇毒蛋白上，局部漂白（local bleaching）熒光以后觀察局部熒光恢復(fù)的過(guò)程，進(jìn)而測(cè)定受體分子的擴(kuò)散速率（diffusion rate），但是這種方法測(cè)出來(lái)的速率太低，不足以解釋受體聚集的過(guò)程。我那時(shí)猜測(cè)主要的原因是因?yàn)楸挥^察的受體上加了一個(gè)探測(cè)物，降低了擴(kuò)散速率。當(dāng)時(shí)我需要解決的問(wèn)題就是要準(zhǔn)確地測(cè)量出沒(méi)有配體的自然態(tài)下，乙酰膽堿受體的擴(kuò)散速率。那時(shí)我是助理教授，我自己也做實(shí)驗(yàn)。我想找出一種不需要外加蛋白標(biāo)記的觀察方法，日思夜想，終于想出了一個(gè)方法（記得是我晚上躺在床上想出來(lái)的）。就是不用生物毒素標(biāo)記失活的受體，而是用電生理方法去觀測(cè)在肌肉細(xì)胞膜局部施加毒素，造成局部乙酰膽堿受體失活后，用乙酰膽堿微電泳來(lái)觀測(cè)在局部誘導(dǎo)出的電流的恢復(fù)過(guò)程。這種電流恢復(fù)的速率就可以用來(lái)測(cè)量有功能的自然態(tài)受體的擴(kuò)散速率。想出這個(gè)辦法以后，第二天立刻做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)天就取得了成功。一個(gè)月內(nèi)就完成了所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)搜集分析，證實(shí)了擴(kuò)散的速率確實(shí)足夠快，可以解釋觀察到的受體聚集過(guò)程。論文投稿后很快就被接受 (M. Poo，Nature, 295：332－4，1982) 。雖然這不是一個(gè)大問(wèn)題，但是一個(gè)對(duì)于膜蛋白定位機(jī)制的基本細(xì)胞生物學(xué)問(wèn)題。所以我認(rèn)為要解決一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，一定要專(zhuān)注，遇到困難問(wèn)題時(shí)長(zhǎng)時(shí)間集中心思，將有助于找到解決途徑。
三、如何結(jié)題
1.什么時(shí)候結(jié)題？
我回國(guó)以后才知道“結(jié)題”這個(gè)詞，因?yàn)槊總€(gè)項(xiàng)目都要“結(jié)題”。事實(shí)上重要的問(wèn)題常不是幾年就可以結(jié)題的。一個(gè)重要問(wèn)題常不會(huì)完全解決，你的工作可能只解決問(wèn)題的一部分。什么時(shí)候算是結(jié)題呢？一旦你得到了解決該問(wèn)題的重要證據(jù)，可以出一篇論文了，我們就可以算是暫時(shí)結(jié)題了。一篇好的論文并不需要所有的細(xì)節(jié)，但必要的關(guān)鍵證據(jù)要有。重要證據(jù)的完整性可以決定這篇論文的影響。現(xiàn)在有人在評(píng)審論文時(shí)會(huì)抱怨，我以前就有同樣結(jié)論的論文發(fā)表，你為什么不引用我的論文。其實(shí)問(wèn)題在于以前的工作雖然有類(lèi)似的結(jié)論，但是證據(jù)很可能不完整，難以令人信服，即使已發(fā)表的論文，在領(lǐng)域中沒(méi)有影響力，不被認(rèn)為已有結(jié)論。這就是有些所謂前驅(qū)工作被忽視的原因。
證據(jù)的完整性也體現(xiàn)在你是否排除了其他可能的解釋?zhuān)楷F(xiàn)在論文被拒稿時(shí)常見(jiàn)理由之一就是有他種解釋?zhuān)╝lternative explanations），論文評(píng)審者往往能夠?qū)δ闾峁┑淖C據(jù)給出不同的解釋?zhuān)阅愕慕Y(jié)論不被接受。為避免這種情況，就需要與人交流未發(fā)表的工作,讓同行有機(jī)會(huì)向你提出他種解釋。有人擔(dān)心別人會(huì)搶先發(fā)表你的研究工作，不愿意與人交流。但是交流過(guò)程中，別人觀點(diǎn)的碰撞對(duì)你的工作完整性是有很大幫助的。美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)今年在圣地亞哥的年會(huì)有一萬(wàn)五千份墻報(bào)（沒(méi)有發(fā)表的研究結(jié)果），不同參觀者對(duì)墻報(bào)的解讀和與墻報(bào)作者的交流，能夠幫助作者進(jìn)一步完善他的研究工作。這是交流未發(fā)表工作的主要目的。另外一個(gè)附帶的目的是告訴別人我已經(jīng)在開(kāi)展這方面工作了，結(jié)果不錯(cuò)，其他人就不要再做相同的工作了。由于這個(gè)因素，很多墻報(bào)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論上都有“過(guò)度宣告“（overclaim）的現(xiàn)象。所以，如果你相信所有的墻報(bào)內(nèi)容，你就不用再做任何實(shí)驗(yàn)了，因?yàn)樗心阆胩剿鞯膯?wèn)題都有結(jié)論了。這一萬(wàn)五千份墻報(bào)，我估計(jì)能夠真正發(fā)表的只是少數(shù)，多數(shù)經(jīng)過(guò)討論交流或更多的實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題而最終被遺棄。
2.搶先發(fā)表的問(wèn)題（scoop）
在科學(xué)界常有這樣一句話：“我的工作再不發(fā)表，別人先出了文章，我就被scoop（搶先發(fā)表）了！”。“scoop”原意為鏟子，新聞媒體最先把這個(gè)詞用于描述新聞被別人搶先發(fā)布的情況。現(xiàn)在科學(xué)界也常用這個(gè)詞表示論文被搶先發(fā)表。論文被scoop的原因有多種。不可否認(rèn)，不公平的競(jìng)爭(zhēng)是存在的，有時(shí)候別人看到了你的結(jié)果，回去趕緊做，搶在你之前發(fā)表。但更多的情況是大家看到的問(wèn)題類(lèi)似，想法相似，在競(jìng)爭(zhēng)中，別人比你做的更好更快，所以先發(fā)表了。因此要在被scoop的可能性和追求更完整證據(jù)的必要性之間尋找合適的平衡點(diǎn)。我認(rèn)為追求較完整的證據(jù)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)是更有意義的。
3.科學(xué)發(fā)現(xiàn)（論文）是否有獨(dú)特性？
即使你的工作發(fā)表比別人的晚，是否就沒(méi)有意義了呢？這就引申出科學(xué)發(fā)現(xiàn)（論文）是否具有獨(dú)特性的關(guān)鍵問(wèn)題。我認(rèn)為每一篇科學(xué)論文都具有獨(dú)特性，不同的途徑可以得到相同的結(jié)論，不只是結(jié)論才有價(jià)值，達(dá)到結(jié)論的途徑一樣有價(jià)值。研究方法不同、實(shí)驗(yàn)種類(lèi)不同，得到結(jié)論的證據(jù)可靠性不同，即使別人發(fā)表論文的結(jié)論與你一樣，你也不用灰心，繼續(xù)探索更好的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，再發(fā)表你的論文。也許別人發(fā)表的是Nature，Science論文，你發(fā)表的是Journal of Neuroscience論文，但是你的論文依然具有獨(dú)特性，有其價(jià)值。對(duì)一個(gè)科學(xué)生涯來(lái)說(shuō)，領(lǐng)域內(nèi)的評(píng)價(jià)是長(zhǎng)期的，不要過(guò)分在意一時(shí)的得失。我過(guò)去發(fā)表了許多Nature，Science和Cell的論文，但是引用最高、影響最大的是1998年一篇神經(jīng)科學(xué)學(xué)報(bào)（Journal of Neuroscience）論文，是畢國(guó)強(qiáng)在我實(shí)驗(yàn)室做博士后期間的工作，關(guān)于“依賴于脈沖時(shí)序的可塑性”(Spike Timing-Dependent Plasticity, STDP)的工作。雖然Henry Markram 和Bert Sakmann 1997年已在Science上報(bào)導(dǎo)了這種現(xiàn)象，但是我們1998年發(fā)表的論文更完整，內(nèi)容更豐富，對(duì)脈沖時(shí)序的時(shí)間窗口有了定量的描述，因此它對(duì)后來(lái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算領(lǐng)域有了更大的貢獻(xiàn)。這個(gè)月初倫敦皇家協(xié)會(huì)為慶祝長(zhǎng)期突觸強(qiáng)化現(xiàn)象（LTP）發(fā)現(xiàn)四十年的會(huì)議，只邀請(qǐng)了我對(duì)STDP作報(bào)告。領(lǐng)域內(nèi)對(duì)科學(xué)家的貢獻(xiàn)是有共識(shí)的。
即使得到的結(jié)論是一樣的，每一篇論文不同的表述證據(jù)、論點(diǎn)和結(jié)論的方式，不同的書(shū)寫(xiě)論文風(fēng)格都為科學(xué)論文帶來(lái)了獨(dú)特性。科學(xué)創(chuàng)作和藝術(shù)創(chuàng)作一樣有獨(dú)特性，所以不用太擔(dān)心你的論文被scoop。Watson和Crick在1953年解析出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)后，在撰寫(xiě)論文時(shí)決定要說(shuō)說(shuō)雙螺旋結(jié)構(gòu)的意義，就在投送Nature的論文最后加了一句話，也就是二十世紀(jì)生物學(xué)最重要的一句話：“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggest a possible copying mechanism for genetic material.”。他們的論文一共只有一頁(yè)，完美地闡述了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和它的意義。假設(shè)當(dāng)年James Watson和Francis Crick沒(méi)有解析出雙螺旋結(jié)構(gòu)，其他人也會(huì)做出來(lái)。Linus Pauling那時(shí)已先提出三螺旋結(jié)構(gòu)，然后肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)不合晶體衍射結(jié)果，修改成雙螺旋，后人再發(fā)現(xiàn)這是遺傳復(fù)制的基礎(chǔ)等等。然而這就不可能有Watson和Crick這篇宛如藝術(shù)珍品的一篇一頁(yè)紙論文，完整地描述了DNA的結(jié)構(gòu)和功能。這就是科學(xué)發(fā)現(xiàn)（論文）的獨(dú)特性。
最后，祝大家新年快樂(lè)！
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