饶毅:科学朝代的兴衰 哈佛一个系科的故事

上一篇 / 下一篇  2011-10-13 16:15:47

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  回顾科学史上一个学科、一个系科、一个团队的兴衰,不仅有趣、也引人思考:未来的发展可以吸取哪些经验教训?

  生物学一个突出的例子是英国医学研究委员会支持的分子生物学实验室,开创了分子生物学、发明了广泛应用的单克隆抗体、出现13个诺贝尔奖获得者…。

  如此灿烂的科学朝代,也有消长:有时是自然消长,有时是外界变化,有时是自大顽固,有时是杰出的科学家行政能力很糟糕,有时是经验总结错误(把成功过程发生过的都误认为是成功的原因)…

  我自己的专业神经生物学,西班牙的卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal, 1852-1934,诺贝尔1906)公认为现代神经生物学之父;英国的伦敦、剑桥、牛津等大学对神经生物学、特别是神经生理学有突出贡献;美国的霍普金斯大学、华盛顿大学长期有很强的神经生物学传统,其中华盛顿大学1920到1930年代在神经传导的工作为美国获得第一次神经生物学诺贝尔奖(1944)、1950到1960年代发现神经生长因子的工作(1986获得迄今唯一的神经发育的诺贝尔奖)奠定其长期在神经发育研究方面领先世界、 1980年代领先应用PET扫描研究人脑。这些有特色的大学(和1980年代以后哥伦比亚大学、加州大学等),成为一些学科的重镇,即使霍普金斯所在区域不是很安全、华盛顿大学所在St. Louis城市不时髦,它们对同学科的人很有吸引力。我自己于1994年到2004年在华盛顿大学工作过10年,也受其神经生物学强项的吸引。

  作为综合学科,与神经生物学的诞生关系最大的,可能是哈佛。

  哈佛的神经生物学,在一代内先兴后衰。

  哈佛神经生物学之兴

  哈佛于1966年成立世界上第一个神经生物学系,因其教授的工作和培养学生的质量,成就了一个神经生物学的朝代。

  这个神经生物学朝代的领袖是Steve Kuffler (1913-1980)。库夫勒是匈牙利犹太人,维也纳医学院毕业,因为躲避德国和奥地利日益虐犹,于1937年到澳大利亚。原本做病理医生的库夫勒,在网球场上遇到John Eccles (1903-1997,诺贝尔1963),从此开始科学家生涯。1939年德裔犹太人、英国神经生理学家Bernard Katz(1911-2003,诺贝尔1970)加入Eccles实验室,对库夫勒影响很大。战后库夫勒到美国芝加哥大学工作一年多以后,加入霍普金斯大学的眼科研究所。他的实验室吸引了David Hubel (1926-)、Torsten Wiesel (1924-)、Edwin Furshpan、David Potter等博士后。1959年,哈佛医学院药理系主任邀请库夫勒任教,他把全实验室带到哈佛,其中好几个人职称下降:从助理教授重新变成博士后、或非正规的instructors。到哈佛后,他招了生物化学的Edward Kravitz。集不同专长和技术,攻克神经生物学问题,是Kuffler研究的特点也是他学科建设的特点。

  1966年,他成立神经生物学系,他的博士后都成为助理教授。

  库夫勒本人兴趣广泛,最重要的是1953年记录视网膜对光反应,发现视网膜内部对于光的信息已经进行处理,而不是简单的对点光源反应。他建议博士后 Hubel 和 Wiesel合作,继续Hubel已经开始的脑中视中枢研究。原定几个月的合作,成为Hubel和Wiesel长达25年的合作,一系列工作发表于《生理学杂志》和《神经生理学杂志》,贡献了神经生物学教科书视觉部分近一半的内容,并推动建立神经系统发育临界期的概念、大脑功能柱的概念,成为所有神经生物学学生必学的内容。Furshpan和Potter证明缝隙连接可以形成电突触,Kravitz发现和证明GABA是抑制性神经递质。世界任何系科如果有这些工作中任何一个,都会成为重要的系科,而当时哈佛囊括了全部这些,所以瞩目于全世界神经生物学界。

  这个系不仅研究突出,个个教授都有上教科书的发现,全系的教授多是美国科学院院士,其中两位在系里成长的阶段做出获诺贝尔奖的工作;而且它有很好的培养博士后和研究生的传统,在系里做学术报告、文献讨论都出名的严格。因为不同原因(包括未获永久教职)而离开此系的年轻教授散到其他学校成为其神经生物学的领头人、或中坚(如Tom Jessell、John Hildebrand、Jack MaMahon),这个系培养的学生(如Carla Shatz、Josh Sanes、Jim Hudspeth)后来成为全美神经生物学的重要力量。

  我自己八十年代读研究生的旧金山加州大学,其神经生物学可以说是哈佛的克隆,不仅我的导师(詹裕农、叶公杼,曾为Kuffler的博士后),还有当时的系主任(Zach Hall)、研究生主管(Louis Reichardt)、及其他两位教授都是哈佛神经生物70年代的产物。而我开做助理教授的华盛顿大学神经生物系主任David Van Essen 也是哈佛神经生物系早期学生。

  1966年至1970年代,哈佛以一个系及其研究,帮助定义了综合的神经生物学研究。美国的神经科学会成立于1968年,当时仅600会员,1990年代会员人数超过两万、现在超过三万,每年年会超过两万人参加。

  哈佛神经生物学之衰

  哈佛神经生物学于1981年达到外界庆贺的顶峰:Hubel和Wiesel获得诺贝尔生理奖。但其实质的衰败,也很快就很明显。当然,不是说哈佛神经生物学很差,只是它不再突出,有些年不是最好的几个神经生物学系之一。

  哈佛神经生物学仅兴一代而衰,比较快。

  可以说,其衰败的原因,从一开始就埋下了种子。

  为了快速发展,一个系科可以较快地招聘教授。但如果招聘的人在年龄、学术发展阶段、学科方向和技术等都比较接近,后面就可能出现问题。库夫勒把自己的博士后都变成教授,这些人的年龄和发展阶段就很接近,都获得永久职称后,即使研究走下坡路,也不能代谢,功臣成为障碍。这些人本来是神经生理、神经解剖和生物化学的交叉综合,但到了80年代以后,分子生物学等急剧发展后扩充进入神经生物学,哈佛就没有空位积极招收新的学科和方向。整个80年代,一些学校红红火火发展新型分子神经生物学,包括一些哈佛不要的老师和哈佛培养的学生在外面领导新方向,而哈佛老家停滞不前,从第一急剧下滑,从80年代到90年代,哈佛医学院神经生物学系基本全面缺席神经生物学的重要进展。

  哈佛的衰败还有教授个人风格的原因。Kuffler很会培养后代,而Hubel和Wiesel在这方面有欠缺。他们两人在做研究的时候,已经意识到自己可能得诺贝尔奖,而怕受学生影响,不准学生做他们自己要做的最重要的工作,他们的学生中只有极少数人和他们合作过。一般来说,生物学和其他实验科学,学生和老师合作,是学习的最重要部分之一。如果老师对于学生,或者没有时间,或者不给学生最好的交流、刺激和参与,那么学生就失去了一个最重要的环节。 Hubel和Wiesel有过好学生,但既不多,也不能说得到了他们全力的、最好的教育。

  大学如哈佛般有钱、有名,下滑了也可以重振旗鼓。但即使经过1990年代和二十一世纪的调整,虽然哈佛目前在神经生物学很不错,但早已风光不再,现在世界上很少学生知道哈佛昔日的辉煌岁月。

  可借鉴的经验

  哈佛的经验,有正有负。

  在学术上,哈佛神经生物学的顶梁柱,个个有开创性发现。最突出的Hubel和Wiesel,进入视皮层研究时,领域只有很少人,是当时很不热门的领域。两个人十几年觉得自己拥有整个领域,从容不迫地发现了一系列重要规律。他们的结果多半发表于《生理学杂志》和《神经生理学杂志》。在他们做突破的前十年,引用很少,因为领域很小,主要就是他们和很少几个实验室。等到引用上升,那是因为很多人跟风,并不是他们研究最好的时候。

  在学科发展上,哈佛发展神经生物学最初不是因为大家认为是热门,而是哈佛领先于世界。

  哈佛神经生物学系衰败两个重要教训:不能为了一时发展,同时结构性地、决定性地断送了以后的发展机会,中间要有年龄和发展时期的调整,梯队不能单一化,导致风光后急速下降。不能因为自己天下第一以后,不在乎新学科、新方向,需要继续不断思考,不断出现带头的方向,在危机出现以前赶紧补救。

  中国,当然还没有出现这样的科学朝代,不具备自大的基础。但是,如果今后出现,不会令人奇怪。这种系科、研究所的负责人,可能现在还在读研究生、本科,本文主要是给他们的参考资料。

  Hubel DH and Wiesel TN (1998). Early exploration of the visual cortex. Neuron 20:401-12.

  Cowan WM, Harter DH and Kandel ER (2000). The emergence of modern neuroscience: some implications for neurology and psychiatry. Annual Review of Neuroscience 23:343-391.

  发表于《科学文化评论》2011年第3期


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