壽天德

壽天德 1964年畢業於中國科學技術大學生物物理系，並留校任教，曾任生物學系主任兼理學院副院長。長期從事視覺信息處理的腦機制的研究。1980—1996年四度赴美國合作研究5年。1997年調入復旦大學。現任復旦大學神經生物學及生物物理學教授，博士生導師，腦科學研究中心主任、復旦大學上海眼耳鼻喉科醫院眼科研究所所長（兼）。現同時任國際學術刊物《Neuroscience Letters》的副編輯（Associate editor）、中國神經科學學會會刊《Neuroscience Bulletin》常務編委、《神經解剖學雜誌》編委。曾應邀到美國麻省理工學院、紐約大學、西北大學、加州大學、休斯敦大學、英國倫敦大學學院、牛津大學、曼徹斯特大學、澳大利亞悉尼大學、國立大學、墨爾本大學、日本大阪大學、國立生理研究所、理研腦科學研究所等作專題學術報告。

他是我國著名的視覺神經科學家；

他為人崇尚道德，捨己為公，仗義執言；學術上精益求精，勇於探索，敢為人先；

他教學上為人師表，辛勤耕耘，理實交融，培養了一代又一代科學人才，在我國學術界和教育界享有盛譽……

帶著一種從內蘊文化修養中發出來的人文情懷，復旦大學壽天德教授不為名利所累，不為浮躁所動，鍥而不捨，執著追求。幾十年來，用他的辛勤付出讓事業熠熠生輝、碩果累累。

統觀底蘊

修正國際傳統學術觀點

自從諾貝爾獎獲得者Hubel和Wiesel開拓性的研究以來，視覺皮層的研究始終成為大腦皮層研究中研究得最深入的部分。他們發現，幾乎所有的視覺皮層細胞都能夠分辨空間上一條線段的朝向或方位（orientation），即具有很強的方位選擇性，而皮層下的細胞卻沒有這種特性。由於輪廓線是由多個不同方位的線段所組成，故視覺皮層細胞的方位選擇性就成為形狀視覺或知覺的神經基礎。

長期以來科學家們對其產生的機製作了大量的研究。Hubel和Wiesel曾經在47年前提出了一個模型來解釋視覺皮層細胞方位選擇性產生的神經機制，他們假設皮層下丘腦的幾個外膝體細胞（這些細胞接受視網膜的信息輸入，向視覺皮層提供興奮性輸入）的感受野如果在視野上排成一條直線，它們對皮層的興奮性輸入如果能會聚到一個皮層簡單細胞的話，該簡單細胞就必然對視野上排成那條直線平行的線條反應特彆強烈。這個模型簡單直接，合乎邏輯，但生理學研究結果支持和不支持該模型的證據並存，而由於方法學上的困難，神經解剖學上更沒有實驗證據。

壽天德及其在中國科技大學的同事們，從20世紀80年代初就開始研究了視覺皮層細胞的方位選擇性起源的問題。他們在國際上，最系統而詳盡地研究了700個直接向視覺皮層提供興奮性輸入的丘腦外膝體細胞的對視野中的不同方位的線條刺激的反應特性，發現70%以上的細胞具有明顯的方位選擇性，也就是說視覺皮層下的輸入信號就包含了方位信息，雖然外膝體細胞的方位選擇性的強度要比視覺皮層細胞要弱，但這些方位信息在視覺皮層內有多種機制可以將其放大。進而，他們在大樣本數據中發現，各個外膝體細胞的最優方位的分佈遵循向心規律，即由其感受野指向視網膜中心區。更有趣的是在外膝體內部，具有相似最優方位的細胞緊密靠攏在一起的聚團現象，這似乎為視覺皮層更為整齊的“方位功能柱”空間排列，作了預安排。他們還證明外膝體細胞的方位選擇性是與生俱來的，由遺傳因素決定的。此外，他們也和國際同行獨立地證明，大多數視網膜神經節細胞也具有較弱的、但卻是顯著的方位敏感性。他們歷時15年的系列研究發現，視覺皮層細胞對方位和運動方向的選擇性以及圖形適應特性均有其類似的皮層下的起源。這些重要的發現修正了方位、方向選擇性和圖形適應是視覺皮層細胞獨有特性的這一國際學術界的傳統學術觀點，現已被國際學術論文廣為引用並寫入一些綜述評論中。這一系列的研究成果獲得了1997年中國科學院自然科學獎二等獎。

利器善工 研究成果為國內外同行科學家所稱讚

1998年壽天德與他的兩位學生一起，在復旦大學獨立地研製了我國第一台基於腦內源信號的光學成像系統。該系統性能超越國際商售同類儀器，在整體動物的大腦視覺皮層記錄的方位功能柱圖形極其清晰，並用以開展了一系列的視覺皮層功能的研究，取得許多國際水平的成果，為國內外同行科學家所稱讚。

由於方法學上的突破，他們將視覺皮層功能成像技術和神經通路跟蹤方法巧妙地結合起來，為Hubel和Wiesel提出的視覺皮層細胞方位選擇性模型提供了第一個神經解剖學證據，同時又指出該模型表明的神經機制可能並不普遍存在，而可能只是產生視覺皮層細胞方位選擇性的多種機制的一種。

壽天德小組利用了整體動物的腦內源信號的光學成像技術的優點，結合其他的神經生物學技術和方法，將微觀的細胞、受體作用和宏觀的大面積的皮層神經細胞（同時研究幾百萬個細胞）的活動聯繫起來研究。他們研究了腦中的各種興奮性和抑制性神經遞質受體分子（NMDA，AMPA，GABA）在視覺皮層細胞的方位選擇性產生過程中的作用和意義，從而將目前國際學術界的、看來是互相矛盾的多種神經機制較好地統一起來。

視覺皮層面積很大，在猴腦佔有30多個區域，在貓腦佔有十幾個區域。這些視覺區域形成既并行又串列的、複雜的交互連接。目前，對由低級視覺皮層區逐級向高級視覺皮層區的功能和結構研究搞得比較清楚，但對高級視覺皮層區向低級視覺皮層區的功能作用了解得甚少，而後者往往與注意、意識等高級活動有密切關係。

壽天德小組開創性地將腦功能光學成像技術應用於研究高級視覺皮層區域（如貓的皮層21a區、PMLS區、PLLS區和7區）對低級視覺皮層（皮層17和18區）的下行反饋作用，他們用局部施加谷氨酸或GABA可逆性地興奮或抑制（或冷凍損毀）上述高級皮層區域，定量地分析低級皮層區域的視覺方位功能圖的變化，從而發現這些高級視覺皮層的下行反饋作用，不僅使低級皮層神經細胞的反應增強，而且提高其某些特定的選擇性，甚至增強其心理學“傾斜效應”的皮層表徵。他們在國際腦研究組織（IBRO， International Brain Research Organization）會刊Neuroscience發表的文章，被用作封面，並獲得2007年最佳封面獎（2007 IBRO ’s Prize of Neuroscience Winning Cover）。

多識慎思 發現急性眼內壓升高時視覺功能的新變化

青光眼是使人類致盲的、最嚴重的眼科疾病。眼內壓升高是引起青光眼發作的主要病因。壽天德小組，在20世紀80年代就首次發現，貓視網膜X型（小型）神經節細胞比Y型（大型）細胞對急性眼內壓升高（相當於急性青光眼發作）時更為敏感，繼而發現接受視網膜輸入的丘腦外膝體中的X型（小型）細胞也比Y型（大型）細胞對急性眼內壓升高更為敏感。

有趣的是這一新的現象正好與慢性青光眼發作時的情況（大細胞比小細胞對眼內壓升高更敏感）相反。由於對此的研究方向和視網膜神經節細胞感受野的研究上的貢獻，國際《視網膜和眼研究進展》（Progress in Retina & Eye Research）主編特邀壽天德為該學術刊物纂寫了一篇長達40頁的綜述文章（2002），評論了50年來國際有關研究成果和發展趨勢。但是，眼內壓升高時產生視知覺的視皮層的功能發生了什麼變化，無人知曉。

最近，他們應用腦功能光學成像技術研究了急性眼內壓升高時在大面積的視皮層內的方位功能圖的變化，發現眼內壓升高導致對高空間分辨力的細胞的功能圖消失，而使對低空間分辨力的細胞的功能圖削弱。進而證明造成此現象是眼內壓升高引起視網膜供血受阻引起的。用單個細胞電生理記錄方法，他們發現視皮層的簡單細胞對急性眼內壓升高要比複雜細胞敏感得多，反映了這兩類皮層細胞在接受皮層下輸入信息通路上的差異。壽天德小組在急性眼內壓升高對視覺系統的作用方面的研究，目前處於國際研究最前沿。

壽天德教授從事我國神經生物學和生物物理教學45年，有豐富的教學經驗。將自己的做人、治學的道理和從事科學研究的心得結合起來融合到課堂教學中，在神經生物學的教學中培養學生的科學精神和作風，受到學生們的高度評價。他著有：專著《視覺信息處理的腦機制》(1997)、主編《神經生物學》（第一、二版2001， 2006；並為台灣九州圖書文物有限公司出版繁體字版，2003），主編《現代生物學導論》(1998)、合著《神經生理學》(1992)。

（出處：《科學中國人》2009年第五期）