我和我的祖国 | 沈政:执着的追求,妙了的心愿

编者按:百余年来,北京大学始终与国家和民族同呼吸、共命运。特别是北大的广大离退休老同志在劈波斩浪中开拓前进,在披荆斩棘中开辟天地,他们的功业载入史册,他们的精神历久弥新。这里是北大一批老同志的回忆文章。他们的回忆,从不同的侧面,勾画出北京大学的发展历程,记述了许多鲜为人知的故事,是了解北大历史,乃至中国高等教育史的珍贵史料,也为我们理解北大传统、传承北大精神提供了一本生动的教科书。这是一封穿越时空的来信,更是一份矢志报国、不懈奋斗的青春宣言。

个人简介:沈政,1936年出生于吉林长春,北京大学心理与认知科学学院教授。1957年考入北大生物学系人体及动物生理学专业,1963年考入中国科学院心理研究所研究生部,1978年进入北大心理学系任教。主要研究方向为生理心理学。

沈政

1949年10月1日下午,作为小学五年级的学生,我列队肃立在辽宁抚顺第一完小的操场上,聆听着广播中毛泽东主席在北京天安门城楼上向全世界发出的庄严宣告:“中华人民共和国中央人民政府,今天成立了!”这声音在我那幼小的心灵中,久久地振荡着,也将我带入对自己痛苦童年的回忆中。

1945年,我9岁,父亲带着我和双目失明的奶奶在从吉林省抚松县回原籍沈阳郊区的途中遭劫,我们变得身无分文。为了生存,父亲不得不到抚顺煤矿矿警队工作。不久,矿警队被改编为国民党207师新兵队,开赴沈北前线。我这个十几岁的男孩不得不为自己和奶奶的生存而挣扎,靠挖野菜、卖菜、背煤等过着食不果腹的日子。1948年盛夏,我身穿背心短裤,去大山坑(露天矿)背煤,因饥饿导致体力不支,在通过由工业动力热气管形成的过沟桥时摔倒,险些坠落到深沟之中。虽然命保住了,但却造成身体多处严重烫伤,在我身上留下了比碗口还大的伤疤,这是旧中国给我的永久记忆。同年10月31日凌晨,枪声把我惊醒,起床后,才知道解放军进城了!几个月后,我收到父亲从北平寄来的信,告诉我拿着信中所附的“中国人民解放军革命军人家属证明”到市民政局登记。优抚科的赵沛然干事见我是个学龄儿童,不但发给我和奶奶生活费,还把我送到小学插班念书。1950年8月1日,我刚过完14周岁的生日,就宣誓加入了新民主主义青年团。当年12月底,我小学毕业,正值42军军医卫校在小学毕业生中招收新战士,我这个新团员当然积极响应抗美援朝的号召,报名参军了。由于我长期没有父母照料,营养不良,在卫校男生中个子最小,还有在长白山脚下抚松县大骨节病生态环境中长大的体征,很不适应军训科目,患了感冒和肺炎,大病一场。1951年夏,指导员鲁布派人把我送回抚顺市民政局,安排在市二中读书。从那时起,我才连续17年读完了中学、本科和研究生。如果加上小学6年和工作后进修2年,以及赴美做访问学者2年,党和国家花费了27年的教育资源,才把我培养成北大的教授。

执着的追求

1956年,党中央提出“向科学进军”的口号激励了我。在《哲学研究》杂志1956年5月号上,于光远先生的论文《外间世界、高级神经活动与心理现象》成为我中学毕业升学的航标。同年秋天,我在《人民日报》看到一则短讯:我国第一座高级神经活动实验馆在北京大学建成。这成为引导我报考北京大学的一个契机。1957年,我如愿以偿考入北大生物学系人体及动物生理学专业。

1963年,北大生物学系实验西馆门前,赵以炳教授(中)和学生沈政(左)、蔡浩然(右)

北大6年的本科教育,教给了我科学知识、辩证唯物主义世界观和方法论。化学系教授们的课程门类俱全;物理学和无线电电子学的课程使我在日后的研究中,具有宽阔的视野和较强的动手能力;生物学系陈阅增教授的“普通生物学”和“无脊椎动物学”、赵以炳教授的“人体和动物生理学”和“高级神经活动学说”,还有蔡益鹏教授的“中枢神经系统生理学”,都为我日后精神医学和心理学的职业生涯打下了坚实的基础。

正当我全身心地投入学业时,父亲突然离世,我面临着退学谋生的可能。可是,我太热爱自己选择的专业了,最终决心靠国家提供的助学金,将学业坚持到底。我充分利用课余时间,如饥似渴地吸收各种知识。那时,北大图书馆面积很小,几个阅览室分散在燕园之中,座位十分紧张。每当上午没有课或节假日时,我都格外早起,在图书馆一坐就是一个上午甚至一整天。大四那年,全国闹灾荒,学校的各个阅览室都关闭了,要求学生绝对卧床,以防止身体浮肿。我只好从图书馆借书,拿回宿舍躺在床上阅读。晚上宿舍熄灯,我就站在外面的路灯下继续看。

1963年元旦,得知中国科学院心理研究所的研究生招收目录中有“生理心理学”的名额,我特别激动,提起笔给妻子写道:“似乎苍天有眼,不辜负我废寝忘食的六年苦读,科学院竟有‘生理心理学’研究生的招生名额,简直就是上苍为我所设!我能辜负上苍的安排吗?可是这不还得让你继续带着孩子苦熬吗?”妻子知道,丈夫对专业知识的渴求和对专业的热爱,已经达到如醉如痴的地步,她怎能不支持!那年春节,我留在北京准备考研。妻子带着两个孩子在除夕之夜,喝着玉米粥,祝福着北京的亲人如愿以偿!

是的,我如愿以偿考入心理研究所,成为生理心理学的研究生。我十分珍惜这个深造的机会。我的老师一方面从医学院毕业生中选拔年轻人,进行人类脑电图研究;另一方面,从综合大学生物学系毕业的学生中,选拔年轻人进行猴脑细胞电生理和行为的研究。这个研究所的其它研究室还进行着工程心理学的研究,为解放军歼-7型战斗机的仪表分布,进行功效学实验研究。但在1966年,这一切都停下来了,1968年全部研究生统一被分配走了,1970年这个研究所被撤销。

北大人的后劲儿

在北京念了11年书之后,1968年7月,我拿着高等学校毕业生统一分配工作报到证,又回到念中学的城市。市分配办公室让我先自己提出想去的单位,他们会尽量达成我的愿望。在这个城市中,只有精神病医院与我的专业有些关系,而且听说将有一部进口的脑电仪调给这个单位,我决定去那里工作。这个单位坐落在偏僻的浑河北河滩上,在一片孤零零的废旧炼钢厂房里,八年前的困难时期,为收容盲目流入市内的疯、呆和傻者,将此处改建成民政局收容所。1965年,这里发生了一起严重的人身伤害事件,一位被收容者用斧头将唯一一位男医生砍得血肉模糊。事后,市政府决定该单位由市卫生局接管,选择新址改建为市精神病医院,并从1966年市卫校毕业生中,分配6名护士到此工作,但她们都哭着离开,拒绝上班。因为那里不仅脏乱,还有危险。不到30人的单位,没有一人具备大学学历。院长曾是赴朝志愿军的营长,副院长曾在解放战争中任连长,其他护工和勤杂工都由民政局调入。只有一对夫妇是1960年医专毕业的医士。我报到后,成为这个单位第一个有大学学历的知识分子。收容所收容的20多个对象,都说不出自己的身份、姓名和家庭地址,他们居住的“病房”卫生状况极差。报到后,我立即建议领导组织人力,彻底改善卫生条件,并带头清理最脏最差的地方。20多天后,我又被调往食堂做炊事员。为早起点火做饭,我索性搬到厨房去住,这些苦对我都不在话下。

1969年终于找到新址,收容所迁居后,市卫生局派来一批医生和护士,真正有了医院的模样。我为期一年的劳动锻炼也到时间了。后来医院领导分配我做专业工作:安装和使用脑电图仪,并做医务处干事,协助院长管理医务工作。

那部丹麦产八通道临床脑电仪,由已被撤销的市第一医院在五年前购入,没有开箱验收过。这类精密电子仪器经过暑热潮湿的季节,很容易发生一些焊点和器件性能故障。我打开包装箱,按说明书组装好仪器。遗憾的是,通电之后,仪器不能正常工作。我在北大生物学系念书时学过一门无线电电子学的课程,这时派上了大用场。我设法借来万用表、信号发生器和直流电源以及自耦调压变压器等工具,按着精密电子仪器的检修步骤进行检查,结果发现故障发生于电源部分。可是仅就电源部分,包括变压、整流、滤波、稳压等不同功能的电路,数以百计的分离器件,问题到底出在何处?我住进了实验室,日夜监测,终于找到发生故障的焊接点,只用电烙铁重新焊过,没花一分钱,仪器就正常工作了。

1971年春节后,抚顺市卫生局主办西医学习中医实验班,要求三区三县的医院派医师参加,我被市精神病医院派去学习,正好利用这一年时间,补上临床医学知识。因为吃住在一起的人都是我的老师,我勤学好问得到了大家的好评。第二年市卫生局又组织高级体检组为全市抗日老干部和老红军全面体检。我带着这台脑电仪,加入了体检组。虽然仪器在搬动和重新安装过程中出现了故障,但都被我及时排除。我的工作能力和服务态度得到了普遍好评。1972年11月,我被吸收为中共党员。

1973年,医院又给了我一整年外出进修精神科临床工作的机会,我自己联系到上海市精神卫生中心,在那里不但完成了内容丰富、种类多样的进修任务,还查阅了许多科学资料,正式发表了我的第一篇科学论文,并成为《国外医学:精神病学分册》杂志的特邀编辑。

妙捉“幽灵”

1974年年初,我完成进修任务,从上海回院,被分配在一病房做临床医生,兼管临床脑电图室。因为我具有神经生理学和心理学的背景,所以比一般临床医生更想捕捉到精神疾病的“幽灵”。我并不满足于对疾病的常规治疗,试图从新的疗法中发现更多的病理机制。那么,精神疾病的常规诊断和治疗方法有什么不足呢?

以19世纪德国古典精神医学理论为基础,现代精神医学将精神障碍分为性质不同的三大类疾病:躯体器质性、外因性(心因性或反应性)和内生机能性疾病。其中内生机能性精神病是一大类重症精神障碍,包括精神分裂症、内生情感精神病等,往往会对病人、家属或社会造成灾难性后果。现在,医学上认为这类疾病是因为脑内神经信息传递或加工异常,或神经内分泌代谢异常,也可能是多个遗传基因或染色体突变的结果。强安神剂用于治疗内生机能性重症疾病,主要作用是调节单胺类神经系统功能;而弱安神剂主要用于神经症。对强安神剂60多年的应用和研究,进展并不理想。至今仍有30%的病人症状没有改善,只有60%的病人症状有部分改善,且有残存症状。对精神分裂症阴性症候群和认知缺陷,基本疗效不佳。为此,当时各国精神科医生又不得不把电休克的老方法拿出来加以改进,称之为“无抽搐电休克治疗”,用于对抗药性内生精神病的治疗。这不仅提示精神病治疗药物亟待突破性发展,更有可能提示当代精神医学的各种治疗方法根本还没有触及这类疾病的“幽灵”。

1974—1978年,我先对锂盐治疗进行了临床观察和临床生化研究,随后对神经递质的分析方法进行研究,为精神疾病的神经机理研究做好了方法学准备。还没来得及开展正式临床研究,我就收到北大重建心理学系的信函,商调我回北大任教。1978年我离开时,觉得没有为医院做出成果,枉费了医院党组织对我的培养。2018年6月9日,我回到那块40多年前奋斗过的土地,发现不仅浑河北河滩上的那堆废旧厂房不见了,就连新屯公园里那两座日本式小楼也不见了。在那块土地上,出现了一大片连体楼群。抚顺市精神病医院今非昔比。我产生了一种想法,计划在有生之年,用科普和科幻故事回报吸收我入党的医院党组织。2018年10月,我开始动笔写作,现已完成15万字文稿,争取早日完成后面的科幻文稿。我想用这种巧妙的方式了却我那捕捉“幽灵”的心愿。

钻研脑科学

1978年8月,我和妻子来北大报到,一起参加心理学系的重建。由于我在抚顺市精神病医院已经做好了神经递质及其代谢物分析方法学的准备,很快就开始了生理心理学实验。首先,实验测定了锂盐对大白鼠脑内神经递质含量的影响,其结果于1981年发表在《心理学报》。随后,我利用北大物理系和化学系的条件,实施了独出心裁的心理学研究方案:先从物理系借来他们自己生产的氦氖激光器,又从光纤通信组要来一段光导纤维,把激光耦合到光纤,再经手术把光纤另一端植入大白鼠脑内纹状体,同时训练大白鼠声-电击的防御性缩腿条件反射,对比激光照射是否具有加速这种学习行为的效应;行为实验结束,立即对动物脑内单胺类神经递质的含量进行生化测定,这时又使用了化学系的荧光分光光度计。这些结果发表于1982年的《神经科学通信》(Neuroscience Letters)和1983年的《激光在外科和医学上的应用》(Lasers in Surgery and Medicine),以及1982年和1983年的《心理学报》。

1980年通过北大外语考试后,我去美国做了两年访问学者,进一步从理论和方法学上明确了生物光学的研究方案,充分运用激光的特点,使之既能选择性刺激脑内特定生物活性分子,干扰脑功能,又能作为测量特定生物活性分子含量的手段。回国后,我向科学院基金会提出课题申请。1985年,第一次课题资助到位。1992年,我获得学校奖励,因为成功地将石英光导纤维外周真空溅射上金属离子,能够同时记录脑内神经脉冲和激光-荧光脉冲信号,为测定脑细胞能量效率打下了方法学基础。这些研究对揭示脑功能有何新意呢?

20世纪30年代,神经生理学研究开始使用细胞微电极技术,20多年后发现脑干网状结构对睡眠和觉醒的调节机制。此后,微电极方法成为脑研究的重要手段,但是电刺激所引起的生物效应是无选择性的。与之相比,激光的单色性决定着它作用于特定的生物活性分子。所以,激光的生物效应机理比较清晰。我在美国访问期间,查阅了许多脑内生物活性分子的光谱特性,从中选择脑能量代谢中具有重要作用的还原性辅酶作为实验工作的切入点。还原性辅酶受到340nm单色紫外光的照射,会发出460—480nm的蓝绿色荧光。生物化学正是利用这种光学特性,测定这种辅酶的活性。我之所以选定它,是因为80年代初,第一个无创性脑成像技术即正电子发射型计算机断层显像(PET)刚刚问世。它通过对脑内葡萄糖代谢率的检测给出脑功能影像,是脑整体功能的测试技术。我通过光导纤维将激光导入动物脑内的细胞团,所得到的数据与PET整体人脑测定的数据相互比较,其科学意义更大些。

1987年,第一届人工神经网络国际会议在美国召开。当时,我已是北京大学第一个国家重点实验室的兼职副教授,正在做相关课题的计划,所以十分认真地学习了1986年出版的《平行分布加工:认知结构的微观探索》一书。Hopfield人工神经网络模型采用能量函数作为网络基础,这引起我的思索。近代人类文明确实是从能量利用开始的,从蒸汽机到内燃机,再到核动力的使用;现代科学技术却是从信息的概念开始的,从信息论、控制论到人工智能的发展,都与人脑作为信息加工的器官有关。所以,我认为人工智能或人工神经网络不应只建立在能量参数的基础之上,应该建立在能量与信息两类数据的基础之上。所以,我在1989—1991年把激光-荧光脉冲的记录技术发展为神经脉冲和激光-荧光脉冲同时记录的技术,两个参数变化的比例就是所记录细胞团的能量效率。我的相关研究结果发表在国际光学和光学工程学会的多次会议文集、国内生物类期刊以及国内专著中,如《脑模拟与神经计算机》《认知神经科学导论》等。

1992—1993年,在用激光-光纤同时测定神经脉冲和激光-荧光脉冲的实验中,我发现了一个重大瓶颈问题,表现为对每个成功记录出神经脉冲和激光-荧光脉冲的动物脑部位上,只能记录2—3分钟,随后记不出神经脉冲,激光-荧光脉冲的幅值降低到一个固定值。通过反复验证,我确定该现象是紫外激光所致脑细胞死亡的结果。我不断查阅文献,几年后终于发现了双光子吸收效应(Two Photon Absorpbion)是解决这个瓶颈问题的出路。但是,能出现双光子吸收效应的脉冲激光必须是飞秒级的,也就是每个激光脉冲宽度是一秒的15次方分之一。直到21世纪初,才看到德国蔡司公司有双光子显微镜和超短脉冲激光器的商品出售。正是因此,我的那批研究数据没有再向国际学术期刊投稿。

妙了的心愿

2004年9月,68周岁的我退休了,心里感到有些失落。虽然我一直全力投入教学和科研工作,发表了百余篇论文,出版了十余本专著,但却没有在科学上做出突破性的成果。我觉得对不起国家对我27年的教育投入,于是写了一篇总结。最初的题目是“成也激光,败也激光,20多年艰辛付之东流”。后来觉得这个题目未免太悲观,就改成“终生的追求,不了的心愿”。2015年,《中国科学报》记者胡珉琦改写了她对我的一篇报道,题目是“执着半世纪,心愿尚未了”。现在把后五个字更改为“妙了的心愿”,因为我有了弥补的办法。

虽然我不可能再用实验数据证明我的专业设想和心愿,但可以利用多年苦读的知识积累,用科普和科幻的巧妙方式,了却我的专业心愿。在多年的退休生活中,我仍然在探索研究新的问题。我发现年轻人对同性恋问题研究较有兴趣,于是于2015年和2016年在《科学通报》上发表了几篇相关研究的论文。我又注意到,社会上有一种观点认为人类将被机器人毁灭,于是2017年在《科学通报》上发表了关于正确比较人脑、动物脑和人工智能的理论文章。这些文章的发表将我的失落感一扫而空,国家对我的培养和自己所下的苦功,没有付之东流。

专业心愿已经妙了,而我人生最大的心愿则是实现共产主义。我14岁加入新民主主义青年团,36岁加入中国共产党,信仰共产主义,对党的信任和爱国精神是我的双重精神支柱。如今在有生之年,我看到国家日益富强、社会持久稳定、人民更加幸福,这就是实现共产主义的曙光。我人生最大的心愿,也美妙地了却了!

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