哈佛医学院神经生物学家迈克尔·格林伯格获得了2023年大脑奖，以表彰他毕生对大脑可塑性的研究:器官随时间变化、适应和学习的能力。

格林伯格是英国皇家医学院布拉瓦尼克研究所内森·马什·普西神经生物学教授，他与剑桥大学发育神经科学教授克里斯汀·霍尔特以及马克斯·普朗克大脑研究所所长埃琳·舒曼共同获得了该奖项。

总之，这三位科学家在揭示细胞和分子机制方面取得了重大进展，这些机制使大脑能够在适应、学习甚至从损伤中恢复时，根据外部刺激进行自我重组。

大脑奖被认为是世界上最重要的大脑研究奖，三位获奖者将分享约130万欧元。该奖项每年由丹麦伦德贝克基金会颁发给那些在大脑研究中具有高度原创性和影响力的发现的研究人员。

格林伯格的研究重点是了解大脑如何对外界信号做出反应，以调节基因的活动，这些基因使蛋白质对大脑的可塑性至关重要。在他的整个职业生涯中，格林伯格一直在深入研究这一过程的细节，阐明了各种基因、蛋白质和相关分子的身份、作用和关系。

“我们的感官体验塑造了大脑的结构和功能，这是20世纪神经科学领域的重大发现之一，”英国皇家医学院神经生物学系主任大卫·金蒂(David Ginty)说。“迈克的工作已经延伸到21世纪，解释了大脑功能的这一基本特征是如何在分子、细胞和电路水平上实现的。”

大脑的可塑性，即大脑在一生中对新信息做出反应的自我重组能力，是大脑的一个标志;在几十年的时间里，它是器官功能的核心，并在受损后恢复或恢复功能。

为了实现这一壮举，大脑必须不断创建新的神经回路，并在遇到来自环境的信息时修改现有的神经回路。这个高度复杂和动态的过程需要大脑精心编排大量分子，这些分子通过信号通路进行交流，形成学习和记忆的细胞基础。

在他的整个职业生涯中，格林伯格一直在探索基因在这一过程中的作用——它们如何与生活经验和外部信号一起工作，以支持大脑发育，并确保大脑随着时间的推移保持适应性或可塑性。

“迈克优雅的研究强调了基础发现的力量是科学进步最重要的燃料。他令人印象深刻的成就，现在包括这个美妙的荣誉，表明当研究人员坚定不移地追随他们的好奇心和科学激情时，有多大的可能性，”HMS院长乔治·q·戴利说。

见解的汇聚

格林伯格和共同受奖人霍尔特和舒曼分别在大脑可塑性的背景下研究蛋白质产生的不同方面。

霍尔特的研究重点是脊椎动物的视觉系统，特别是从眼睛延伸到大脑的神经元，以了解大脑中的神经连接是如何形成并随着时间的推移而保持的。她已经证明，蛋白质必须在局部制造和降解，以指导视力所需的锥细胞的生长。持续供应的局部蛋白质也需要维持轴突——向神经元传递信息的长纤维。霍尔特的研究揭示了神经连接是如何建立的，以及轴突是如何在一生中维持的。

舒曼感兴趣的是控制蛋白质在远离细胞体的神经元结构中如何制造和降解的过程，包括延伸到突触的轴突和分支树突。她已经证明了神经元在轴突和树突中具有局部的细胞机制——即核糖体和蛋白酶体。她还证实了树突中产生的蛋白质是突触可塑性所必需的，并揭示了相关mRNA和核糖体的分子细节。她的实验室开发了新的工具来标记、纯化、识别和可视化神经元和其他细胞中新生成的蛋白质。

爱丁堡大学神经科学教授、评选委员会主席理查德·莫里斯说:“2023年大脑奖获奖者共同做出了突破性的发现，展示了新蛋白质的合成是如何在不同的神经元区室中触发的，从而指导大脑的发育和可塑性，从而影响我们一生的行为。”

蛋白质和可塑性

作为纽约大学医学院生物化学和神经科学教授爱德华·齐夫实验室的博士后研究员，格林伯格开始研究哺乳动物细胞受到外界刺激时，细胞内部发生的基因变化。他发现，在受到刺激的几分钟内，细胞开始表达一种名为c-fos的基因，这反过来又促进了相关Fos蛋白的产生。

这是一个里程碑式的发现。

爱丁堡大学(University of Edinburgh)分子神经科学教授艾米丽·奥斯特韦尔(Emily Osterweil)在一篇关于三位获奖者工作的评论中写道:“基因表达变化可以在如此快的时间尺度上被诱导，这是一种范式转变，为神经科学开创了一个新时代。”

格林伯格作为HMS的助理教授继续进行这方面的研究。值得注意的是，他建立了神经递质(从一个神经元流向下一个神经元的化学信使)与基因活动变化之间的联系。他描述了一个信号级联，从神经递质的释放开始，导致接收信息的神经元中的钙含量激增。钙的流入诱导神经元激活c-fos和其他制造蛋白质的基因，这些基因反过来启动下游信号。

格林伯格继续更全面地定义了神经递质用来激活基因的信号通路，并确定了涉及的特定蛋白质。其他实验室的工作表明，其中一种蛋白质CREB是长期记忆的重要中介。在格林伯格工作的基础上，科学家们还确定了数百种刺激，在不同的行为中诱导Fos在大脑中产生，从而证明了这种蛋白质的普遍性和对大脑功能的重要性。

格林伯格现在正致力于进一步描述由神经活动控制的基因产物，包括这些基因产物是如何相互作用的。例如，他了解到Fos与另一种蛋白质NPAS4合作，通过调节神经元对刺激的开关信号来调节某些基因的表达。他的发现为持久的大脑可塑性提供了一种新的可能机制，这可能是联想学习和空间导航的基础。他还证实，Fos与一种名为BAF的蛋白质复合物一起在重塑细胞内的遗传物质中发挥作用，BAF与自闭症等神经发育障碍有关。

格林伯格的努力为活动相关基因控制突触(神经元连接和交流的小间隙)成熟、修剪和稳定的机制提供了深刻的见解。格林伯格已经将他正在研究的基因转录程序与依赖经验的大脑成熟和可塑性的关键方面联系起来，包括环境依赖记忆的形成和发育过程中视觉系统的可塑性。他的工作揭示了神经可塑性机制被破坏的疾病的起源。

格林伯格的研究也取得了重要的技术进步。他对Fos诱导的发现为研究人员提供了一种工具，现在广泛用于识别调节行为的神经元和神经回路。他的发现还导致了捕捉这些神经元的创新方法，以评估它们在神经回路中的功能，以及对介导学习、记忆和行为的分子和机制进行详细观察的新策略。

格林伯格说:“对我来说，这是40年奥德赛的高潮，旨在了解我们的感官体验如何影响神经元基因组，以协调大脑成熟和长期记忆的可塑性，以及这些过程如何在神经系统疾病中出错。”

格林伯格在卫斯理大学获得化学学士学位，并在洛克菲勒大学完成博士学位。在纽约大学完成博士后研究后，他成为了HMS微生物学和分子遗传学部门的助理教授，后来成为波士顿儿童医院F.M. Kirby神经生物学中心的主任。2008年，他成为了HMS神经生物学的主席，在这个职位上他担任了14年。

格林伯格是美国艺术与科学院、美国国家科学院和美国国家医学科学院的成员。他还获得了许多其他奖项，包括神经科学领域的麦克奈特技术进步奖、2015年格鲁伯神经科学奖、2019年拉尔夫·w·杰拉德神经科学奖和2022年爱德华·m·斯科拉尼克神经科学奖。

自2011年以来，伦德贝克基金会每年都会颁发“大脑奖”。获奖者是由来自世界各地的九位顶尖神经科学家组成的委员会选出的，他们在不同的神经科学领域都有专业知识。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。