诺贝尔化学奖得主Eric Betzig博士与吉娜博士访问我校并作精彩报告 2016-03-30

3月28日,应中国科学技术大学生命科学学院邀请,美国霍华德·休斯医学研究所(HHMI)珍妮莉亚研究园区(Janelia Research Campus)的Eric Betzig博士及夫人吉娜博士来我校访问。上午,陈初升副校长会见了Eric Betzig博士一行,国际合作与交流部、生命科学学院相关负责人出席会谈。 

 

 

陈初升副校长首先代表学校对Eric Betzig博士和吉娜博士的来访表示欢迎,并介绍了我校的发展历史、办学宗旨、人才培养、科研成就及国际交流与合作等方面的基本情况。 

 

 

当天下午,Eric Betzig博士和吉娜博士在生命科学学院礼堂分别作了题为“利用高时空分辨率成像技术探索生命科学(Imaging Life at High Spatiotemporal Resolution)”和“利用波前整形技术实现活体脑部成像(Wavefront Shaping for in vivo Brain Imaging)”的精彩报告,介绍了最前沿的显微成像技术及其在生物学研究中的应用。报告会由生命科学学院执行院长薛天教授主持。 

 

Eric Betzig博士作报告 

 

Eric Betzig博士早年间在贝尔实验室与同事一起发明了近场扫描光学显微技术,这是第一种超分辨率的光学显微技术,引起了学术圈的一波研究热潮。然而Eric Betzig却觉得近场光学有一些致命弱点导致无法广泛应用,走入了死胡同。同时他也不满学术圈对这样一项并不完美的技术趋之若鹜,于是黯然告别学术,回到父亲的工厂。在讲座中,Eric Betzig还风趣地放映了自己和朋友Harald Hess在贝尔实验室经过5年时间(1989-1994期间)从“帅哥”变成“沧桑的中年大叔”的对比照片。 

 

在父亲的工厂里,Betzig耗费数百万美元开发了一种液压伺服起重机,四年时间开发、三年销售,可惜只卖出去两台。他笑称自己“使美国打败日本”的愿望因此破灭,走入另一个死胡同。于是他联系上了老友Harald Hess,二人惺惺相惜,在多次远足旅行以度过中年危机之后,觉得自己依然对学术研究充满热情。经过一番尝试之后,在Harald Hess家中客厅搭建了第一台基于单分子定位的超分辨荧光显微镜的原型。后来Eric Betzig正是凭借这一技术及其后续的完善和应用,获得了2014年诺贝尔化学奖。 

 

Eric Betzig与Harald Hess搭建的超分辨荧光显微镜原型 

 

生物科学研究极大地依赖于显微成像技术,对生命体进行显微成像研究需要同时面对空间分辨率、时间分辨率、光毒性和成像深度四个问题,往往会顾此失彼。比如Eric Betzig自己的诺奖工作——光活化定位显微技术,在空间分辨率方面的表现非常优秀,但却极大地牺牲了成像的速度,并且需要高强度激光而导致一定的光毒性。这似乎又走入了一个似曾相识的死胡同。这一次,Eric Betzig选择了去挑战这些困难。近年来他与合作者致力于开发新的成像工具,比如非线性结构光照明成像技术、贝塞尔光束平面照明显微成像技术,它们兼顾了空间分辨率、时间分辨率与低光毒性,从而能对生物活细胞进行超清晰的动态观察。而吉娜博士在讲座中则重点介绍其开发的适应性光学成像方法,它可以用来对厚样品尤其是大脑组织进行活体成像,解决光散射和畸变问题。这些新技术相得益彰,可以综合应用以更好地解析生命的奥秘。 

 

值得一提的是,适应性光学成像技术借鉴了天文学研究领域为解决大气散射等对天体运行轨迹探测的干扰所开发的方法。银河系拥有10^11颗星星,而人脑中同样拥有10^11个神经元,对于二者进行成像观察时,望远镜和显微镜里应用了同样的方法,这也是个颇有意蕴的巧合。科学研究中跨学科交叉的魅力也由此可见一斑。 

 

吉娜在讲座中介绍神经科学研究 

 

在讲座中以及随后的问答环节,加州理工学院物理系出身的Eric Betzig与中国科大化学物理出身的吉娜二人都以自身为例,勉励其他学科如物理、化学、计算机等专业的学生,不必顾忌专业隔阂,也可以从事生物学研究。吉娜笑称,自己当年是高考分数不够上自己最喜爱的生物学专业,才选择了化学物理系。而Eric Betzig更是觉得物理学的前沿领域如引力波的探测,只是“再一次证明爱因斯坦是对的”,而生物学中则充满了未知,拥有广阔的天地可以探索。 

 

讲座生动有趣并富有启发性,全场座无虚席,不少同学在台下席地而坐以领略大师风采。讲座结束后,Eric Betzig博士与吉娜博士还在生命学院学术沙龙与相关专业老师亲切座谈。 

 

Eric Betzig博士寄语科大: 

It has been a great honor to visit USTC. I have heard so much about 

it from Ji Na, 

and it hasn't disappointed. The faculty and facilities have been 

extremely impressive. 

I look forward to the discoveries to come from USTC. 

(非常荣幸来到中国科学技术大学,我从吉娜那里听到过很多关于科大的故事,的确,不虚此行。这里的老师们和实验设备都令我印象深刻。我期待更多来自科大的研究成果及发现)。 

 

 

Eric Betzig博士是美国发明家、应用物理学家,1960年出生于美国密西根州,1988年获得美国康奈尔大学博士学位。多年来致力于光学成像工具,尤其是突破光学衍射极限的超高分辨光学成像工具的开发。为表彰其在超高分辨荧光显微技术领域取得的成就,Eric Betzig与Stefan Hell、William Moerner三人被授予2014年诺贝尔化学奖。2015年Eric Betzig被评为美国科学院院士,并于同年获得美国科学促进会纽科姆·克利夫兰奖。 

 

吉娜博士是中国科学技术大学95级化学物理系校友,郭沫若奖学金获得者,毕业后前往美国深造并获得加州大学伯克利分校博士学位。现为美国霍华德·休斯医学研究所珍妮研究所研究组负责人,从事光学技术的开发及在神经科学中的应用。 

 

(国际合作与交流部、生命科学学院/文 新闻中心/图)


     
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