“什么？我關(guān)注的動漫UP主居然是發(fā)Nature的大佬！”
錢徐預(yù)是一位擁有40萬粉絲的“動漫區(qū)”UP主。近日，他在平臺上發(fā)布了關(guān)于一項Nature研究的科普視頻。當(dāng)他提到自己就是論文一作兼通訊作者時，彈幕區(qū)頓時“炸開了鍋”。
在美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院做博士后期間，錢徐預(yù)利用1800萬個單細(xì)胞，以空前的分辨率繪制了人類大腦皮層發(fā)育的時空圖譜，破解了人類大腦誕生的時空謎題。2025年5月，該研究發(fā)表于Nature。
錢徐預(yù)身上，有諸多學(xué)術(shù)光環(huán)：獲得美國國立衛(wèi)生研究院設(shè)立的K99/R00獨(dú)立科研啟動獎、瑞士蘇黎世大學(xué)基金會腦疾病研究獎，入選《福布斯》雜志30位30歲以下精英榜……
除了科研，錢徐預(yù)還喜歡制作和講解動漫、科普視頻。今年10月，他將正式啟動在美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院和費(fèi)城兒童醫(yī)院的獨(dú)立實驗室，帶領(lǐng)新團(tuán)隊，續(xù)寫人腦發(fā)育的研究。
截圖自錢徐預(yù)發(fā)布的科普視頻解碼人腦皮層發(fā)育的時空圖譜
錢徐預(yù)的電腦屏幕上，是密密麻麻的大腦皮層細(xì)胞圖像。他在桌前已經(jīng)坐了4個小時，不斷對著電腦畫圈，一遍遍地糾正算法，訓(xùn)練眼前的“機(jī)器”。
“我自己的眼睛能看出細(xì)胞邊界，那算法一定也能學(xué)會?！边B續(xù)一周的訓(xùn)練下，人工智能終于學(xué)會正確識別并分割顯微圖上的細(xì)胞邊界。
這只是錢徐預(yù)在這項研究中，“枯燥”又重要的一個微小片段。
大腦皮層是感知、運(yùn)動、記憶和意識的中樞，也是人類最獨(dú)特、最發(fā)達(dá)的區(qū)域。在美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)教授宋洪軍團(tuán)隊讀博士期間，錢徐預(yù)聚焦于干細(xì)胞大腦類器官的培養(yǎng)。
為了比對真實人腦皮層中的細(xì)胞類型與基因表達(dá)，以驗證類器官的還原程度，錢徐預(yù)翻遍了文獻(xiàn)，都未能找到想要的數(shù)據(jù)。
對于當(dāng)時常用的單細(xì)胞RNA測序技術(shù)來說，原本有序排列的細(xì)胞會被分離成單獨(dú)的個體。然而，大腦皮層內(nèi)的細(xì)胞組成極為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)分化嚴(yán)密，細(xì)胞空間位置的破壞，會帶來重要的信息缺失。
博士畢業(yè)后，錢徐預(yù)加入波士頓兒童醫(yī)院/哈佛醫(yī)學(xué)院Christopher A. Walsh的實驗室進(jìn)行博士后研究。也是在這里，他決定親自填補(bǔ)這些數(shù)據(jù)空白。
在思考如何保留人腦皮層的空間信息時，他想到了多重擴(kuò)展抗誤差熒光原位雜交技術(shù)（MERFISH）。這項技術(shù)可以精確識別每個RNA分子的來源，并保留細(xì)胞的空間位置信息。
基于MERFISH技術(shù)，錢徐預(yù)團(tuán)隊最終構(gòu)建了迄今為止最大規(guī)模的大腦皮層空間轉(zhuǎn)錄圖譜，涵蓋了超過1800萬個單細(xì)胞，橫跨七個發(fā)育時間點的八個皮層區(qū)域。
錢徐預(yù)告訴《中國科學(xué)報》，在成人大腦中，不同區(qū)域功能和形態(tài)各異，但在胚胎發(fā)育中期，不同區(qū)域尚未出現(xiàn)明顯的區(qū)別。在這一階段，不同皮層區(qū)域的神經(jīng)元亞型構(gòu)成，已經(jīng)出現(xiàn)從前向后逐漸過渡的模式。這意味著，各區(qū)域的分子身份已在胚胎時期悄然預(yù)設(shè)。
這樣的時空圖譜首次揭示了皮層區(qū)域界限的起源與形成規(guī)律，為理解感覺系統(tǒng)的早期建構(gòu)，以及與感覺相關(guān)的發(fā)育性疾病，比如視覺皮層相關(guān)癲癇、自閉癥等奠定了重要基礎(chǔ)。
錢徐預(yù)與建設(shè)中的賓大新實驗樓合影
2024年夏天，錢徐預(yù)將論文初稿投至Nature。研究涵蓋諸多亮點，但其中一位審稿人卻認(rèn)為，這反倒淹沒了核心和故事主線。
錢徐預(yù)決定，將在視覺皮層的發(fā)現(xiàn)作為“核心賣點”。
過去人們一般認(rèn)為，初級與次級視覺皮層的分化發(fā)生于胎兒出生后。而他得到的視覺皮層時空變化圖譜顯示，初級與次級視覺皮層之間，存在一道意想不到的基因表達(dá)斷崖。
錢徐預(yù)立即開始補(bǔ)充實驗，做更精細(xì)時間尺度的分析。為此，他增加了胚胎發(fā)育時間點，將皮層邊界發(fā)生的時間點確定為胚胎發(fā)育18周到20周之間，進(jìn)一步揭示了大腦發(fā)育期實現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)與區(qū)域分化的過程。
在經(jīng)過6個月的補(bǔ)充實驗后，論文最終被Nature接受。也正是進(jìn)一步精細(xì)的分析，為神經(jīng)發(fā)育相關(guān)疾病的早期干預(yù)提供了窗口。
值得一提的是，這篇研究最初提交給Nature的封面圖片，是身為高中美術(shù)老師的錢徐預(yù)的父親所畫。雖然最終未能被選中為期刊封面，但畫中五彩斑斕的郁金香，充分展現(xiàn)了家庭給予他的愛。
錢徐預(yù)父親畫的封面圖片，用花海模擬了細(xì)胞分層享受合作
“我真心享受與他人合作，依靠合作者的專長，而非事事親力親為?！痹阱X徐預(yù)看來，這也是研究可以順利開展的重要原因。
2022年春天，錢徐預(yù)得到了第一組可視化的單細(xì)胞數(shù)據(jù)。然而，胚胎期的人腦細(xì)胞密度極高，一張一平方厘米的組織切片上，重疊著幾十萬個細(xì)胞，“堪比假期旅游景點的游客”。
不把細(xì)胞區(qū)分開，就無法進(jìn)行準(zhǔn)確的單細(xì)胞分析。雖然MERFISH技術(shù)自帶的算法可以給出細(xì)胞邊界，但不夠準(zhǔn)確，無法直接套用。
一天，錢徐預(yù)在查閱文獻(xiàn)時注意到，美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的計算神經(jīng)科學(xué)家Carsen Stringer開發(fā)了一種細(xì)胞分割算法Cellpose。
錢徐預(yù)立刻郵件聯(lián)系了這位不曾相識的科學(xué)家，并詳細(xì)“推銷”了自己的研究。兩人隨后在經(jīng)過簡短的視頻交流后，一拍即合。最終，在他們的共同努力下，實現(xiàn)了單個細(xì)胞的精準(zhǔn)區(qū)分。
在后續(xù)的單細(xì)胞分析中，錢徐預(yù)與賓夕法尼亞大學(xué)教授李明瑤在生物信息學(xué)分析方面的合作，也有著相似的過程。
用顏色直觀地顯示不同層級的不同細(xì)胞類型
為了更加高效地合作，每次線上討論，錢徐預(yù)都會做好會議記錄。會后，他還會將新產(chǎn)生的想法寫下來或者畫成示意圖，發(fā)給合作者的“會議記錄”時常會變成“圖文并茂”的十幾頁。
錢徐預(yù)很享受與“高手”合作的過程。在他看來，跨學(xué)科合作建立在彼此對對方專業(yè)能力的絕對信任之上。
實際上，關(guān)于人腦皮層時空圖譜的繪制，也有不少團(tuán)隊試圖突破。喜歡分享成果的錢徐預(yù)，并不介意在論文發(fā)表前跟業(yè)內(nèi)交流最新的發(fā)現(xiàn)。
在剛利用MERFISH技術(shù)獲得第一組可視化的單細(xì)胞數(shù)據(jù)時，錢徐預(yù)意識到這條路可行，就在學(xué)術(shù)會議上激動地和同行分享。之后每當(dāng)有新的發(fā)現(xiàn)，他都會大方地進(jìn)行交流。
錢徐預(yù)在哈佛醫(yī)學(xué)院系內(nèi)作報告“如果別人是因為我的分享才開始行動，還趕在我前面做出來，那就只能反思自己了。”錢徐預(yù)笑著說。
他們還專門開發(fā)了一個網(wǎng)頁，方便科研人員查看大腦皮層不同細(xì)胞在組織中的分布，以及特定基因的表達(dá)模式，“我們想讓科研數(shù)據(jù)真正成為共享、復(fù)用的資源，這也是對開放科學(xué)的理解與承諾?！卞X徐預(yù)告訴《中國科學(xué)報》。
可供免費(fèi)訪問的網(wǎng)站錢徐預(yù)喜歡探索，從不放過任何一個突發(fā)奇想。讀博期間，他將所開發(fā)的人類腦類器官模型應(yīng)用于寨卡病毒，最終證明寨卡病毒可直接導(dǎo)致小頭癥或腦部發(fā)育異常，為美國疾病控制與預(yù)防中心制定相關(guān)防控指南提供了依據(jù)。而該研究最初的靈感來源，只是新聞里的一則短訊。錢徐預(yù)最新發(fā)表在Nature上的研究，最初也僅是源于一個小實驗。
“總有時間留給熱愛”
“那是我生命中最具決定性的時刻”，在錢徐預(yù)心中，動漫《新世紀(jì)福音戰(zhàn)士（EVA）》讓他第一次意識到，生物與生物技術(shù)可以重塑世界。
他把這部動漫翻來覆去看了許多遍，逐漸對生物工程產(chǎn)生了興趣。為此，他在美國伍斯特理工學(xué)院讀本科時就堅定地選擇了生物醫(yī)學(xué)。
在這條探索人類奧秘的路上，他對動漫的熱愛依舊。2021年，在《EVA》新劇場版系列最終完結(jié)之際，錢徐預(yù)在B站開始分析動漫作品。
在他看來，做動漫視頻分析，與做科研一樣，都需要大膽想象，再小心求證。他甚至將動漫分析視頻分為觀察現(xiàn)象、提出假說、建立模型、驗證模型、得出結(jié)論、討論與運(yùn)用幾個部分，滿滿的“科研味兒”。
“這些分析沒有局限性。就像生物研究一樣，當(dāng)下的發(fā)現(xiàn)未必正確，或許很多年后會被推翻，但這對當(dāng)下的科學(xué)發(fā)展是有意義的?！卞X徐預(yù)告訴《中國科學(xué)報》。
2022年，一次偶然的嘗試，讓他在B站開啟了“副業(yè)”，創(chuàng)作生物醫(yī)學(xué)類科普視頻。
最初，錢徐預(yù)只是試著制作了關(guān)于《EVA》中生物學(xué)知識的科普視頻，沒想到很受歡迎。他又將自己從事的人腦類器官研究以視頻呈現(xiàn)，一躍成為了“爆款”，播放量突破百萬。動漫中的經(jīng)典“梗”與恰到好處的配樂，讓他的科普視頻嚴(yán)肅而不失幽默。
視覺皮層分區(qū)的綠色和紫色是《新世紀(jì)福音戰(zhàn)士》中初號機(jī)的配色
這樣精心設(shè)計的小心思還有很多。在科研與愛好中互相“夾帶私貨”，這位90后“二次元”科學(xué)家樂在其中。
錢徐預(yù)坦言，自己并不會全天埋在科研里。8小時實驗臺前的工作之后，他會回到家中讀文獻(xiàn)，也會打游戲、追動漫、剪視頻。他表示：“總有時間留給愛好。我們研究科學(xué)，是為了讓生活更美好，前提正是生活中有讓我們熱愛的事物?！?span style="display:none">tXo速刷資訊——每天刷點最新資訊，了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
如今，在賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院與費(fèi)城兒童醫(yī)院擔(dān)任終身軌助理教授的錢徐預(yù)，即將啟動自己的實驗室。他期待未來能夠打造一個可以“自動駕駛”的課題組：在自由探索中，共同挺進(jìn)人類大腦的神秘地帶。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09010-1
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