美德三科学家荣获2026年诺贝尔医学奖

用“光”控制脑神经细胞，光遗传学开启神经科学新时代

【美南新闻泉深】瑞典斯德哥尔摩消息——瑞典卡罗琳斯卡医学院诺贝尔大会10月5日宣布，将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家卡尔·戴塞罗斯（Karl Deisseroth）以及德国科学家彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel），以表彰他们在“光控离子通道和光遗传学”领域作出的开创性贡献。

三位科学家的研究让人类第一次能够利用光线，以极高的时间和空间精度“打开”或“关闭”活体大脑中特定神经细胞的活动，为探索记忆、情绪、行为以及多种神经和精神疾病背后的大脑机制提供了一把革命性的“光开关”。

三位获奖者将共同分享1200万瑞典克朗、约120万美元奖金。

一束光，打开大脑的秘密

人的大脑拥有数以百亿计的神经元。不同神经细胞通过极其复杂的网络共同决定人的运动、感觉、记忆、情绪和行为。

长期以来，科学家能够观察哪些区域与某种行为有关，却很难精确回答一个更关键的问题：

究竟是哪一群神经细胞在什么时候发挥作用？如果把这些细胞打开或关闭，人的行为和生理反应会发生什么变化？

光遗传学（Optogenetics）的出现改变了这一局面。

简单地说，科学家首先利用遗传技术，让特定神经细胞产生一种对光敏感的蛋白质，然后通过特定波长的光刺激这些细胞。光照射之后，这些蛋白质就像一道可以被光控制的“门”，改变离子通过细胞膜的过程，从而迅速启动或抑制神经细胞的电活动。

换句话说，过去科学家只能“看”大脑活动，现在则可以利用光线，对特定神经元进行精准操控。

诺贝尔委员会秘书长托马斯·佩尔曼（Thomas Perlmann）表示，这项技术能够在活体大脑中打开或者关闭单个神经细胞的活动。诺贝尔委员会认为，这些发现为神经科学开创了一个新的时代。

伟大发现竟然来自一种小小的藻类

这一改变现代神经科学的突破，最初并不是从人类大脑开始，而是来自一种不起眼的单细胞绿藻——衣藻（Chlamydomonas）。

上世纪90年代初，德国科学家彼得·黑格曼开始研究一个看似简单的问题：这种微小藻类为什么能够如此迅速地对光作出反应？

他提出一个大胆设想：可能存在一种特殊蛋白质，它既能够感受光，又能够控制离子穿过细胞膜。

随后，格奥尔格·纳格尔通过实验进一步验证这一设想。他们的研究最终发现了对光敏感的通道视紫红质（Channelrhodopsin），其中包括后来对光遗传学发展至关重要的Channelrhodopsin-2。

2003年，纳格尔与黑格曼等人的研究进一步证明，这种来自藻类的光敏蛋白可以被导入其他细胞，并利用光产生电活动。

一个革命性的设想由此出现：

如果能够把这种“光开关”安装到神经细胞上，是否就能够用光控制大脑？

美国科学家把“藻类光开关”装进神经元

真正把这一发现转化为改变神经科学研究工具的关键人物之一，是美国斯坦福大学科学家、精神科医生卡尔·戴塞罗斯。

2005年，戴塞罗斯研究团队证明，将这种光敏蛋白导入神经元之后，可以利用毫秒级的光脉冲精准控制神经细胞放电。

这意味着研究人员拥有了一种前所未有的工具：

通过遗传学选择特定神经细胞，再利用光线精准控制这些细胞。

“光”（Opto）与“遗传学”（Genetics）结合，由此形成后来震动全球神经科学界的——光遗传学（Optogenetics）。

到2006年前后，“Optogenetics”这一名称逐渐确立，一个全新的神经科学研究时代正式开启。(Reuters⁠)

从“观察大脑”走向“控制神经回路”

光遗传学的革命性，在于它不只是告诉科学家“大脑哪里亮了”，而是可以帮助研究人员验证某些神经元是否真正导致某种行为。

例如，戴塞罗斯曾利用光遗传学控制小鼠运动皮层中的特定神经细胞，从而影响小鼠胡须运动；研究人员还能够通过刺激特定神经元让睡眠中的实验动物醒来。

这种能力使科学家能够逐步绘制出大脑中负责运动、记忆、恐惧、奖励、睡眠、情绪和其他行为的神经回路。

美联社援引乔治城大学神经科学家Patrick Forcelli的话形容，光遗传学使人类对大脑的认识，从过去类似普通的“道路地图”，迈向更加接近“Google Earth”式的精细观察。

有望改变精神疾病和神经疾病研究

目前，光遗传学已经成为世界许多神经科学实验室的重要研究工具。

研究人员正利用这种技术研究：

阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫、精神分裂症、抑郁症、成瘾以及其他神经系统和精神疾病。

其重要意义在于，科学家能够在动物模型中确定究竟哪些神经细胞、哪些神经回路发生异常，再进一步寻找人体中可能对应的疾病机制和治疗靶点。

Nature指出，光遗传学已经彻底改变神经科学，使研究人员能够通过光脉冲精准控制神经元活动。(Nature⁠)

不过，必须指出的是，光遗传学目前最大的成功仍然是在基础研究领域。如何安全、有效地将这种技术广泛应用于人体治疗，仍然存在许多技术和医学挑战。

“让失明者重新看见”成为重要探索方向

光遗传学一个特别令人关注的潜在医学应用，是恢复部分失明患者的视觉。

研究人员正在探索将光敏蛋白导入视网膜细胞，使原本失去感光能力的视网膜重新对光产生反应，从而帮助某些视网膜色素变性患者恢复部分视觉功能。

与此同时，科学家还在研究利用光遗传学改善人工耳蜗，希望未来通过更加精准地刺激听觉神经，提高声音分辨能力。

目前相关治疗仍处于研究和临床开发阶段，距离成为普遍治疗手段仍有相当距离。

从精神科病房到诺贝尔奖

戴塞罗斯的科学道路也具有特殊意义。

据路透社报道，他早年接受医学和神经科学训练，在精神科临床工作过程中看到一些严重精神疾病患者，却发现当时医学能够提供的治疗工具十分有限。

这些经历促使他开始追问：

为什么不同人的大脑会产生如此不同的思维、情绪和行为？

最终，这位医生与两位研究藻类和光敏蛋白的德国科学家，在完全不同的研究道路上相遇。

一个研究精神疾病和大脑，一个研究微小藻类如何感受光。

最终，这两个看似毫不相关的世界连接在了一起，并催生出光遗传学。

诺贝尔委员会：神经科学新时代才刚刚开始

卡罗琳斯卡医学院指出，黑格曼和纳格尔发现了来自单细胞藻类的重要通道视紫红质，而戴塞罗斯则进一步将这种蛋白转变为控制神经细胞的“光开关”。

这些发现让科学家能够研究活体大脑中的神经细胞如何形成记忆、情感和行为，并为探索神经系统疾病提供了全新的实验方法。

诺贝尔委员会成员、遗传学教授Anna Wedell表示，光遗传学已经开启了神经科学的新时代，人类第一次能够真正开始深入理解大脑如何处理信息，以及不同神经元如何在整个大脑网络中彼此作用。

然而，这可能仅仅是开始。

从几十年前研究一滴水中的微小藻类，到今天用一束光控制大脑神经元，三位科学家的工作展示了基础科学最令人惊叹的一面：

一个最初看起来与疾病治疗毫无关系的科学问题，最终可能发展成为人类理解大脑、认识意识，并探索治疗神经和精神疾病的重要钥匙。

2026年诺贝尔生理学或医学奖因此不仅奖励了三位科学家，也再次证明——有时候，打开人类大脑奥秘之门的钥匙，真的可能就是一束光。