她用传奇人生激励女生做科研

本文转自：中国科学报

张安琪（右）与鲍哲南。受访者供图

■本报记者 李晨阳 见习记者 王兆昱

近日，张安琪“闷头”做了5年的研究在《科学》发表。今年刚满30岁的她，身兼这篇论文的第一作者和通讯作者。这个熟悉的名字和这张明媚的笑脸，就是10年前走红网络的“门萨女孩”“复旦学霸”。19岁实现经济独立、“月入5万元”的她早已成为许多同龄人的励志传奇。

童话般流传的故事随着她本科毕业戛然而止。那年，她赴美国哈佛大学读博，自此很少出现在社交网络。时隔多年，如今的张安琪在美国斯坦福大学化学工程与生物工程系做博士后，师从鲍哲南和Karl Deisseroth两位教授。

设计植入大脑的柔性探针

世界卫生组织预测，到2040年，神经退行性疾病将会取代癌症，成为人类第二大致死疾病。这是由于神经退化而导致患者功能障碍的一类疾病，以帕金森综合征、老年痴呆症、渐冻症、亨廷顿舞蹈症等最为典型。然而面对这些疾病，人类迄今能做的事情非常有限。

张安琪的这篇论文，可能为人类对抗神经退行性疾病的武器库中，增加一柄小巧轻灵的“宝剑”。她带领团队开发了一种比头发丝还细的血管内神经探针，可植入啮齿动物大脑中直径100微米以下的血管中。由于该探针质地柔软，不会对大脑或血管造成任何损伤。

更令研究人员欣喜的是，该探针的免疫反应极小，且能在体内长期稳定存在，很有希望用于检测和干预神经系统疾病。

在这项研究成果出现之前，脑机接口技术被广泛应用于神经系统疾病的诊断治疗中。成熟的脑机接口装置主要有两种类型，但它们各有局限性。第一类是大家常说的“脑电图”，就是将电极放在头皮外面，检测大脑中的信号。这种方法是无创的，但只能检测脑内的一个平均信号，无法精确到每个神经细胞的信号。第二类是需要进行开颅手术植入脑内的“深部电极”。它能做到精确检测每个细胞不同的电信号，但对病人伤害较大。很多病人不接受开颅手术，所以深部电极很难在临床上推广。

那么，有什么方法可以既保证精度，又不伤害病人的脑部组织呢？这是2018年时，25岁的张安琪头脑中反复思考的问题。

彼时的她正在哈佛大学读博，师从著名教授Charles Lieber。脑机接口是当时她所在实验室的研究方向之一。而Lieber实验室擅长制作的柔性电极，相比于传统金属电极，能大大减少对大脑的伤害。

张安琪把实验室的这些优势方向结合在一起，希望能设计出不需要开颅就能定向植入大脑特定位点的柔性探针。

她从心脏支架植入术获得了灵感。这种手术在临床上已经非常成熟，不需要开胸，只需要在腿部或手臂开一个小口，沿着蜿蜒的血管，就可以把支架送到心脏中去。

“这个操作对装置的设计要求很高，因为血管很长很细，而且是弯弯曲曲的。特别是动脉，还一直在跳动。”张安琪告诉记者，“这就要求放进去的柔性电极不能太硬也不能太软，太软会在血管里卷作一团，阻塞血流而导致中风；太硬则会伤害血管壁。因此，调节这个装置的力学性质就是工作成功的关键。”明确了研究目标，找准了突破方向，张安琪便开始了漫长而艰难的实验。

独挑研究大梁

在此之前，类似研究采用的实验动物，都是像羊这样的大型动物。

张安琪给自己提升了难度等级，她选择大鼠作为实验动物。大鼠的脑部血管更加微小精细，对柔性探针的大小、灵活性和操作的精确性等都提出了更大的挑战。如果实验在大鼠上获得成功，那么未来应用于人体无疑会更加容易。

“你看，我设计的整个装置比头发丝要细一些。放大来看，形状就像羽毛一样。中间是比较硬的一根丝，叫作导丝，控制着整个装置的力学性质；周围则是网状结构，是比较软的部分。”张安琪指着电脑屏幕细致地解释着。

把这个探针放入充满生理盐水的导管中，用注射器注入大鼠颈部，就可以将其输送至大鼠的大脑底部。在这里，探针会遇到一个“向左走或向右走”的难题。

向左走，是大脑中动脉（MCA），通往大脑皮层；向右走，是大脑前动脉（ACA），通往嗅球。可探针上没有方向盘，要怎么才能实现精准定向呢？

张安琪想到，这两根血管的弯曲角度不同，或许可以通过改变导丝的粗细来调节探针的弯曲程度，从而让探针自行找到最适宜通过的转弯。经反复实验，她找到了导丝最适合的两个宽度，分别是25微米和75微米。这样，两根“羽毛”能够分别顺利进入两根不同的血管，从而检测大脑不同区域的电信号。

“闷头”实验多年后，张安琪把自己的心血投稿到《科学》，仅仅两个月就被接收了。

值得一提的是，张安琪既是本文第一作者，也是共同通讯作者。从最初的想法到后来的设计、规划和执行部分，主要是她独自完成，就连所有合作者都是她自己找到的。

张安琪本身的专业优势在于设计探针装置，但后期那些超高难度的动物实验，她会请合作者手把手教她，不放过任何一个掌握新技能的机会。

“在哈佛时，Charles Lieber教授给过我很多指导；到斯坦福以后，就都是自己做了。”张安琪说，“一作兼通讯的意义就在于真正独立，不仅亲力亲为做实验，还要协调整项研究、向外拓展合作。这段经历，对我之后建立自己的实验室帮助很大。”

阅尽千帆，科研是“最好的人生选择”

从复旦到哈佛再到斯坦福——不管张安琪在过去10年间如何低调，她金光闪闪的履历，依然吸引着人们的好奇和关切。

她早年的人生经历，已经丰富得令人惊讶：19岁就成为新东方最年轻的托福老师，利用一个月的暑假就赚到5万元，实现了“经济自由”；加入世界顶级智商俱乐部——门萨俱乐部，数次担任门萨入会测试主考官；大二时自学编程，成为国家认证翻译；21岁时就手握5篇一作SCI论文……

与网络热度相伴而来的，难免会有一些质疑：搞这么多，会不会“贪多嚼不烂”？在网络上走红的女生，真的会安心做科研吗？

10年过去，褪去了“网红”“女神”这些浮夸的标签，张安琪用自己的成果回答了这些问题。

“我过去的各种经历，反而坚定了我选择科研的决心。”她说，“比如我本科前两年，花了很多时间在科研上，但没有出任何成果。在我很沮丧和怀疑的时候，看到身边的同学都过得那样丰富多彩，于是我也尝试去新东方做英语老师。这让我有机会看看其他的职业是什么样的。结果就是，我经历得越多，科研的理想就越坚定。”

谈及过去走红网络对自己的影响，张安琪表示，既不后悔，也不留恋。“那几年，我收到过很多同学的来信，其中不少是女生。她们告诉我，我的故事激励了她们。这让我非常高兴，因为虽然现在有更多女生做科研，但男女比例依然不平衡。就像鲍哲南教授是我的女性榜样一样，我也希望自己可以鼓励更多女生参与科研工作。”

对于未来，张安琪有非常明确的规划。她想要继续从事脑机接口方向的研究，为人类健康作出更多贡献；同时，她也想成为Charles Lieber那样的教授，不仅擅长科研，也擅长培养人才，不仅是一名好科学家，也是一名好老师。