江安世

這是個前所未見的3D影院。

影片中的主角只有一個，看起來宛若具有對稱美感的蝴蝶蘭花瓣，又像是飛撲著斑爛花紋的五彩鳳蝶。其實它真正的身分，是只有針頭大的果蠅腦袋。

在鏡頭的推移中，一顆顆僅3微米（萬分之三公分）大的果蠅腦神經細胞，在螢幕上透著晶亮螢光，彷彿觸手可及。

配合深入淺出的旁白解說，即使全無自然科學背景的人，也能在最短時間內，了解果蠅如何由觸角葉細胞（第一層）接收嗅覺訊息，傳送至後方的嗅覺小球（第二層），再透過密密麻麻的神經網路，將訊號傳至腦部最重要的地標「蕈狀體」（第三層），最後經由這個有「果蠅CPU」別稱的資訊運算中心判讀，決定靠近或逃離氣味來源。

果蠅必須被「矇上眼睛」，才有辦法「專心」進行嗅覺記憶的學習，因此實驗室的燈具僅能選用牠無法看到的紅色光。

這套由清華大學生命科學院腦科學研究中心研發的「腦神經網路基因表現3D影像虛擬實境系統」，是全世界第一個能達到分子層次的生物影像技術，解析度比核磁共振影像高出一萬倍，有了它，任何單一果蠅腦神經細胞的運作情形，全都無所遁形、纖毫畢現。

「兩年前，發現DNA雙螺旋結構的諾貝爾獎得主、82歲的華生博士，看到這套系統後讚不絕口，我們擷取部分3D影像作成水晶紙鎮送給他，他愛不釋手！」清大腦科學中心主任江安世得意地說。

現年55歲的江安世，是目前全球公認最有機會破解人類大腦神經網路秘密的學者之一，他的實驗室資源、人數遠不及歐美團隊，卻能屢屢創造驚奇。2007年，即以果蠅《腦內嗅覺神經網路地圖》論文，躍上國際頂尖學術期刊《Cell》，這也是該期刊首次刊登來自台灣的研究成果。

2004年，美國哥倫比亞大學神經學教授李察．亞塞爾，就因發現果蠅嗅覺傳導第一層機制而得到諾貝爾醫學獎，但江安世團隊不但成功找出第二、三層的機制，也發現這兩層的神經元會重新轉譯、解碼訊息。

接著，團隊陸續發現果蠅的長期與中期記憶，分別儲存在不同腦區，也定位出果蠅腦內聽覺的傳導途徑；最近，江安世的博士班學生陳俊朝等4人，更找到了兩個儲存果蠅長期記憶的關鍵腦神經細胞「DAL」。

陳俊朝等人的發現，顛覆了長久以來認為果蠅長期記憶儲存於「蕈狀體」的假說，再度為學界投下震撼彈！國際學術期刊的頂尖翹楚《Science》特別在今年2月，以長達8頁的篇幅完整刊載研究成果。

溫文儒雅的江安世，私底下極為幽默、健談，和多數科學家嚴肅且一絲不苟的形象大不相同。

在腦神經科學的領域中，江安世具有舉足輕重的領先地位。不過很少人知道，過去他最專精的研究標的，竟是讓許多女生看到就不自禁尖叫的蟑螂！

畢業於中興大學昆蟲系的江安世，大學時期很不喜歡需要死背大量物種學名的生物學，但只要一上實驗課，他就精神百倍。直至今日，他還清楚記得第一次在顯微鏡下觀測蘇雲金芽孢桿菌（某種寄生在毛毛蟲腸道裡的細菌）生命周期的興奮情緒，「好像闖入外星人的領土，那是個前所未見的世界！」

著迷於把生物「看清楚」的樂趣，江安世決定走向學術之路，考上台大植物病理研究所，畢業後又遠赴美國羅格斯大學昆蟲學系深造，博士班的指導老師就是有「蟑螂天才」之稱的寇比．薛爾教授。

「森林的野生蟑螂求偶時，公蟑螂會舞動觸角對著母蟑螂唱情歌，非常有趣，」提及年輕時跟著恩師深入密林的觀測經驗，江安世對研究的熱情溢於言表。短短兩年內，江安世就以「蟑螂腦神經內分泌」研究主題，取得博士學位，還贏得美國昆蟲學會博士論文總冠軍。

果蠅大腦僅針頭大小，必須利用顯微鏡觀測才有辦法解剖。

1992年，學成歸國的江安世到清大任教，此時全世界正值基因序列的解碼熱潮，他苦思尋找一條「不一樣的路」。

想起年少時第一次在顯微鏡下看到生物組織的感動，他決定往「看清楚」的夢想邁進。

「在後基因體時代，最重要的工作就是清楚了解基因的表現，但基因的表現方式極為複雜，研究人員常以螢光蛋白定位呈現，若還是像傳統病理切片得經過切片、脫水、染色等流程，螢光早在樣本處理好前就消失無蹤，什麼都看不見了！」江安世說。

此外，一般病理切片只能以2D的平面形式呈現，無法回溯生物體既有的3度空間，種種缺失讓江安世開始研究如何清晰呈現結構的新方法。

他從自然界裡找答案，「像水母、體蝨、部分魚類和昆蟲，身體都是透明的，我相信一定有能讓生物組織變透明，又不傷害細胞分布的方法。」

憑著單純的信念，他土法煉鋼地先由可讓生物組織變得「稍微透明」的甘油下手，不斷微調甘油的化學結構，也曾遠赴法國尋找一個傳說中的古老配方。

就像是童話故事中調配藥水的「巫婆」，經過5年時間、無數次的失敗，江安世終於在2001年成功研發出神奇的「FocusClear」試劑。

「一個600微米大小的蟑螂腦組織樣本滴上『FocusClear』後，轉瞬間就整個都變透明了！」江安世帶著魔術師般地神秘微笑解說，在共軛焦顯微鏡下，蟑螂腦組織的細胞結構、分子及離子的立體分布一目了然，再也不需要像過去得辛苦切片至1~6微米才能觀測。

透過清大開發的腦神經網路3D影像虛擬系統，彷彿進入果蠅大腦的異次元空間，任何單一腦神經細胞的運作，全都具體而微、無所遁形。

這個令所有生物學家夢寐以求的試劑，自此成為江安世手中最厲害的王牌，2002年拿下美國20年專利，更一舉敲開進入國際研究團隊的大門。

讓人好奇的是，從學生時就專精於昆蟲神經內分泌領域的江安世，為何改弦更張直搗大腦，連研究主角都從蟑螂變成果蠅？

原來是年輕時的一個小挫折，當時他剛返國，和所有新進老師一樣，只有1個小小的實驗室、2名學生和1名博士後研究員。江安世自認資歷尚淺，不夠格指導年資和他沒差多少的博士後研究員，因此打算把向國科會申請來的75萬元研究費拿出一半，讓她自由發揮。

由於這位研究員只專精量測鈣離子訊息，而量測儀器每台至少需新台幣數百萬元，為了讓對方研究順利進行，江安世只好厚著臉皮向當時的清大校長沈君山借了200萬元。

不料，好不容易籌錢買回的儀器卻無法運作，連維修廠商也束手無策，此時唯一瞭解儀器設備的研究員竟也突然離職，但生性不服輸的江安世，並未就此放棄。他花了兩年時間，親自將儀器拆解測量，最後才發現某片濾鏡在出廠時就裝錯了，休眠數年的儀器終於開始運作。

江安世也利用這台得來不易的儀器，發現某種胎生蟑螂竟和人類一樣，擁有麩胺酸受器，可調控青春激素荷爾蒙的合成，青春激素正是左右蟑螂發育、生殖的關鍵，這項刊載在美國國家科學院院刊的研究，被視為發展新型態農業生物防治策略的一大突破。

透過清大開發的腦神經網路3D影像虛擬系統，彷彿進入果蠅大腦的異次元空間，任何單一腦神經細胞的運作，全都具體而微、無所遁形。

因挫折而受惠的江安世，也打開新的學術視野。

「麩胺酸受器可影響人類記憶的形成，但過去科學界從未發現昆蟲體具有麩胺酸受器，現在我們發現牠不但有，而且還有功能，下一個問題就是：昆蟲是不是也有像人一樣的記憶？」

為了解開這個謎團，他向指導教授寇比．薛爾請益，在他的引薦下，進入美國紐約長島冷泉港實驗室與國際公認的果蠅記憶基因大師提姆．塔里合作。

不過，江安世赴美第二周，美國就發生911恐怖攻擊，整個研究室無心工作，沒有人有心情理會這個亞洲來的「小咖」學者。

百無聊賴的江安世，只好到處閒晃，有一天，他看到一位博士後研究員處理的果蠅蕈狀體影像畫質奇差，忍不住祭出「FocusClear」的法寶協助。

「一瞬間，原本灰濛濛的組織切片馬上變清楚，對方看得目瞪口呆！」江安世笑著回憶這段冷泉港的傳奇故事，一周後，兩人就在《Current Biology》期刊上發表論文。

從此，江安世聲名大譟，幾個月後，想跟他合作的人已多到擠滿實驗室；一年後他回國，來自冷泉港的邀約仍源源不絕，從2002~2006年，他至少幫助過10位國際頂尖的神經科學專家發表一系列重要論文，無私態度讓提姆．塔里盛讚他是「高度願意融入」的合作夥伴。

「要和一流的國際學者合作，唯有無私地貢獻己長，讓自己『被需要』，別人也才會傾囊相授，」他說。

「Make yourself valuable」的信念，成為江安世學習各家所長的獨門「吸星大法」，他的團隊也得以在最短的時間追上國際水準，2007年，當他們獨力完成的果蠅《腦內嗅覺神經網路地圖》刊登《Cell》上時，所有曾經合作過美國學者，都忍不住豎起大拇指稱讚:「We are so proud of you！」

找到儲存果蠅長期記憶關鍵腦細胞的清大博士班學生陳俊朝、吳介凱、林萱文、白宗彬（左至右）等4人，論文已刊登在國際知名的《Science》期刊。

近幾年來，江安世最讓人稱道的研究成果，就是他花時間下基礎功建構的「果蠅全腦神經網路圖譜」。

江安世解釋，果蠅雖然只有10萬顆腦細胞，遠不及「像撒哈拉沙漠的沙子一樣多」的人腦細胞（約1千億顆），但其記憶、學習、訊息交換的機制，均與人腦極為類似。若能將果蠅的腦神經細胞完全解碼，就可望解開人腦運作的部分謎團。

然而，要完成這項具有里程碑意義的工作並不容易，研究人員得先經過基因標示、把果蠅的腦神經細胞一顆顆拆解研究，最後再像堆積木般一一組合回原有的位置。

目前他們已成功解碼20%的果蠅腦細胞，大幅領先其他國際團隊。江安世更樂觀預估，5年之內，就可破解果蠅全腦的神經網路。

「這份圖譜，等同於果蠅腦袋的『Google Earth』，有了它，所有感官資訊的傳遞，以及學習、記憶等高階功能的運作，都能一目了然，對於了解人腦的神經缺陷與發展新藥，都有莫大助益。」江安世說。

不同於多數科學家理性又一絲不苟的形象，私底下的江安世，健談、幽默又風趣。

所謂一名成功男人的背後，一定有位偉大的女性，曾為知名芭蕾舞者的妻子楊美惠，就是江安世的最佳後盾，若沒有妻子在身旁時時提醒，他可能每個會議都會因「討論地太投入」而嚴重逾時，甚至是開車在新竹市區都會迷路！

「我連解剖果蠅腦袋的速度都做得比他快！」楊美惠打趣地說。

被學生形容為「不怒而威」、「嚴格卻不嚴厲」的江安世，也把培養更多優秀的研究人才，視為科學鑽研以外的最重要任務。

「台灣如果要在全球科學界占有一席之地，人才一定要非常豐富，而且所有團隊都要能經常且持續地在《Science》、《Nature》、《Cell》等國際一流學術期刊發表創新研究，那麼十年、二十年後，才有機會進入諾貝爾獎的競賽圈，」他說。

有人說，天文學家看極大，生命科學家看極小而江安世早從果蠅大腦的小宇宙中，看清大千世界的奧妙所在。