2015年夏天,查尔斯·史蒂文斯教授搬进了我隔壁的办公室,我们成了工作上的邻居。查尔斯·史蒂文斯教授已经83岁了。每个人,包括我,总是叫他查克。查克喜欢穿深绿色或海军蓝的开襟羊毛衫,搭配格子衬衫,一条破旧的牛仔裤和黑色皮鞋。他的背部有点弯曲,走路时头会稍微前倾,仿佛他的大脑想要领先于身体的其他部分。
当他搬进隔壁办公室时,我正经历着博士论文研究的艰难时期。不久前,我开始了新项目,进行了一系列新实验。我从这些实验中收集的数据量非常庞大,我需要帮助来分析这些数据。查克第一次来我的办公室打招呼时,问我正在做什么,我告诉他我在数据处理上的困难。
“你了解R语言吗?我最近在用它,我觉得它可以解决你的问题。”他说。R是一种用于数据分析的命令行应用程序。“哦!我实际上正在学习使用R。”我非常惊讶。“那很好!它是一种强大的语言。我非常喜欢它。”他说,并微笑了。
查克告诉我他用R进行数据分析后,我开始经常向他请教问题。大多数时候,他几分钟内就能解决我的问题,然后我们的谈话就会转向其他随机的话题。查克喜欢分享他的故事,他几乎觉得一切都有点有趣。他经常在谈话中大笑,笑的时候,他的两只眼睛会挤成一条线。
查克在1964年从洛克菲勒大学获得了博士学位。他在西雅图的华盛顿大学担任助理教授,并开始研究神经元的放电活动。他对大脑和神经功能的深入理解的热情一直伴随着他,即使他放弃了医学。
为了研究神经元的性质并理解大脑的工作原理,必须研究动作电位。当神经元不活跃时,其膜电位约为-70mV。当神经元被激活时,其膜电位由于神经元表面电压门控离子通道的打开而迅速增加,从而产生动作电位。多年来,包括查克在内的研究人员将神经元从动物大脑中取出,放入培养皿中,并测量脑样本的动作电位。
当时,电压钳技术是神经科学家研究神经元功能的首选技术。在电压钳中,人们将膜电压保持在设定水平,并测量激活前、激活期间和激活后通过膜的电流变化。自20世纪60年代初开始,在华盛顿大学担任助理教授时,查克就专注于使用电压钳研究神经功能的基本机制。
1975年,埃尔文·内尔从德国来到查克的实验室,担任研究助理。查克曾在1969年在德国与埃尔文简短会面。两人相处得很好:他们都对理解神经元活动,特别是单离子通道活动非常感兴趣。他们采用了类似的方法,例如使用相同类型的神经元和类似的玻璃移液器来探测神经元。
为了确切知道你正在从一个而不是多个离子通道测量,你只需要一个标准——当你记录神经元活动时,应该没有噪音。查克和其他许多人多年来一直在努力解决这个问题:他们进行了噪音减少分析、噪音源分析,比较了不同样本的噪音等。但减少噪音是不够的。整个神经科学界需要完全没有噪音。
在1975年12月的一天,埃尔文像往常一样开始实验。他将样本放入装置中,非常小心地安装了移液器,然后盯着示波器。示波器屏幕上显示的信号一如既往地嘈杂。埃尔文稍微移动了一下移液器,试图碰碰运气。突然,发生了一些事情。嘈杂的痕迹慢慢被更干净的直线所取代。然后,一个尖峰,两个尖峰……更多的尖峰出现在屏幕上。
埃尔文立即告诉查克这件事,并向他展示了干净无噪音的记录。埃尔文说他不确定他是如何得到这个结果的,而且他在实验时非常累。但查克很兴奋,他认为这是有史以来第一次单通道记录。他敦促埃尔文将结果写成研究论文并发表,同时重复更多实验。
在1991年,埃尔文和他的论文合著者伯特·萨克曼被授予诺贝尔生理学或医学奖。查克的名字不在名单上。毕竟,我这位办公室邻居没有获得诺贝尔奖。或者他真的获得了吗?