研究生风采

新闻类别:研究生风采
2021-01-05

【领雁之声】国奖风采——赵梦婷 :天道酬勤 ,厚积薄发

BF37

姓名:赵梦婷

导师:骆清铭院士

功能实验室:生物医学光子学功能实验室

年级:2016级直博

研究方向:神经环路解析

所获荣誉:

2020年武汉光电国家研究中心研究生学术年会 三等奖

2020年武汉光电国家研究中心“创意光电”科普大赛 三等奖

2019-2020学年、2017-2018学年:三好研究生

2018-2019学年:优秀研究生干部

创新性研究:

大脑是人体最精密最复杂的器官,复杂的脑功能依赖于不同脑区、各种类型神经元构成的神经环路,在单细胞尺度研究神经环路将为认识脑功能和诊疗脑疾病提供至关重要的依据。2014年,美国艾伦脑科学研究所构建了首个介观尺度的小鼠全脑连接图谱,成果发表在NATURE杂志并入选封面故事。但是,艾伦小鼠全脑连接图谱仍然十分的粗糙,特别是其原始三维图像的轴向采样间隔达到了100 µm,并不具备单细胞的神经环路解析能力,因而难以准确重建脑区间的环路连接。

利用所在团队在MOST / fMOST成像技术上的优势,我们可以大量地获得分辨率更高的小鼠脑三维图像数据,使得去绘制更加精细、准确和完整的小鼠全脑神经环路成为可能。但是,系统性的研究小鼠大脑神经环路需要处理数百、数千甚至是数万套数据集,需要解决大数据计算、图像自动识别、数据融合、脑连接分析等技术问题,也要解决人机交互、结果定量评价等质量控制问题,目前还缺乏相关的研究方案。

我的工作首先聚焦在方法学研究上。例如,建立能够实现全脑胞体计数和神经纤维自动分割的工具或算法。借助图像前处理和图像分割算法,从全脑五千多层图像中将神经元信号从图像背景中分离出来,同时避免图像中其他信息的干扰;借助胞体自动定位算法结合大数据分块调用的计算模式,实现全脑范围内胞体的快速定位和计数。自动算法获得的结果难免存在一定的误差,为此我专门针对细胞计数和纤维信号分割结果建立了一套人工检查和修正的执行方案,在尽可能降低工作量的同时确保最终结果的准确性。其次将这些工具进行改进和整合,并结合现有的图像配准技术,建立针对批量输入输出数据的自动、定量化分析技术流程。目标是能够针对输入数据,快速自动地获得全脑范围内的神经元胞体在各个脑区的分布结果,针对输出数据,能够自动或半自动地获得全脑轴突投射在各脑区的比例。目前,该流程已能够在两天之内完成一套数据的完整处理,细胞计数和纤维分割都能达到较高的准确率,大大降低了人工操作的难度和时间,为后续构建全脑介观尺度神经联接图谱提供了可靠的技术支撑。

绘制小鼠全脑神经环路图谱的工作量非常巨大,因此在我的博士论文课题中,选择了小鼠初级听觉皮层作为研究重点,开展应用示范。具体研究了小鼠初级听觉皮层中谷氨酸能和GABA能神经元,利用建立的流程完成了9套数据的处理,绘制了针对小鼠初级听觉皮层中这两类神经元的全脑输出输出模式图。通过深入分析,进一步发现了在听觉丘脑以及下丘这两个听觉通路上的重要节点中两种类型神经元在输入输出模式上的显著差异,为后续进一步研究听觉相关的结构、功能和疾病问题提供了新的支撑。

爱好:跑步、旅游、美食、摄影


01.日积月累,不疾不徐

赵梦婷的研究方向是在博士三年级刚开始时才定下来的,但是她之前已经做了很多的知识铺垫,包括对实验室几个科研方向的了解和学习、相关工具和技术方法的掌握等。在此基础上,结合自身的学科背景以及专长,确定了当前的研究方向。赵梦婷认为,如果有自己感兴趣的、想要研究的课题,就先按照这个研究方向去筛选导师,最直接的方式是给导师写邮件了解情况,也可以找该导师课题组的师兄师姐们咨询自己关注的一些问题,还可以查阅课题组发表的论文去进一步了解他们的研究内容。“导师较年轻、规模较小的课题组,通常的优势是导师会有比较多的精力和时间来亲自指导你的科研项目,而规模较大的课题组的好处通常是有更多的资源来支持你完成自己的课题(普遍情况,不一定准确),所以要根据自己的性格、做事风格去做选择和取舍。”

02.敢于行动,走出“低谷期”

赵梦婷认为研究生期间很难不经历低谷期,尤其是当对自身和自己的课题期望较高时,往往会因为“残酷”的现实而跌入谷底。当赵梦婷刚开始她课题的工作时,她认为前期已经做好了充足的准备,只要按部就班就可以很快得到想要的结果。但是事实并非如此,实验进程总是会因为一些不可预料的因素而停滞不前,因为自己当时的经验不足,付出了许多努力之后才发现数据不可用,导致时间被浪费。“走出低谷期也并非是很容易的事情,但是最重要的还是要有实际行动,与其怨天尤人继续浪费时间,还不如马上行动起来,当新的希望出现时,低谷期也就跨过去了。”

03.“复盘”是重要的技能

采访中赵梦婷表示研究生应该掌握的技能应该是“复盘”,她会时常回顾自己做过的实验、学过的新知识、听过的报告中对自己有启发的东西。“因为读研期间需要“知其然而知其所以然”,实验失败了也需要找到失败的原因,实验成功了我们也要知道成功的关键,坚持每天或者每周回顾自己做了什么、怎么做的、结果如何、为什么会出现这样的结果等等,将让我们对自己的研究逐渐形成更加系统的认知。”

04.科研的启发和帮助

“科研对我来说最大的作用应该是锻炼了我的逻辑思维能力和解决实际问题的能力。当普通人只是“知其然”时,科研人还要追求知其所以然。”科研对于赵梦婷来说有着启发和帮助作用,提高了自己解决问题的能力。当遇到复杂问题时,她学会将复杂问题拆分、梳理,然后各个攻破,最终形成系统完善的解决方案,是一种需要不断去练习和强化的能力。“我想这就是科研生活带给我的启发和帮助,也让我遇事变得更加冷静和客观。”

05.科研之余的生活也很精彩

赵梦婷读研期间参与了不少的活动和学生工作。她曾担任学生党支部的纪检委员,任职期间使得党支部的出勤率始终保持在95%以上,完善了支部的请假制度,同时在提升党支部活动多样性上和其他支部委员一起想了很多办法,也得到了正向的反馈。她作为主要负责人为2017级新生组织了为期一个月的培训课程,帮助新生更快、更系统地了解团队的主要工作和研究方向。在2018级保研宣讲会中她担任主持人,组织了学长学姐经验交流环节,让有意向加入她们科研团队的同学更好地了解团队的工作。她还积极参加了团队组织的羽毛球比赛、团建活动以及党支部组织的知识竞赛等等。参与这些活动也让她受益匪浅,“参加这些活动不仅丰富了我的科研生活,锻炼了我的组织协调能力和沟通合作能力,也让我在活动中接触到不同研究方向的同学和老师,拓宽了视野,其实是更好地促进了我的科研工作。”


师姐寄语

当遇到科研或生活上的难题时,可以把它当成人生的一种磨练,努力去克服、努力去尝试,或者找师兄师姐和老师们需求帮助,千万不要放弃,也千万不要忘记当初想要读研时的那份热情。不忘初心,牢记使命。胜利就在前方!