2026年诺贝尔奖：光遗传学，开启探索脑的新时代

  今年的诺奖，究竟奖励了什么发现？  

2026年诺贝尔生理学或医学奖授予了光遗传学领域的开创性工作。光遗传学使研究人员能够揭示，在活体脑中，神经细胞如何塑造记忆、情感与行为。

Peter Hegemann和Georg Nagel在一种单细胞藻类中发现了一种非凡的蛋白质——通道视紫红质。Karl Deisseroth将这种蛋白质转化为神经细胞的光控开关。三位获奖者为神经科学的新时代奠定了基础。

  如何用光，为神经细胞装上开关？  

脑如何支配情感、行为和身体功能，长期以来一直是个谜。20世纪，研究人员开始探索脑的哪些区域会影响哪些功能，但当时的方法无法证实其中的因果关系。由此勾勒出的脑图，就像一张粗略的地图，充满了问号与未知。如今，这一切正在改变。

光遗传学让科学家有机会以一种梦寐以求的方式绘制脑图。

衣藻利用眼点感知光。当光照足够强时，它便会朝光源游动。（图/The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén）

这一切始于Hegemann的好奇心。他想知道，衣藻这种单细胞藻类为什么能够朝着光源游动。21世纪初，他与Nagel发现了通道视紫红质：一种位于藻类细胞表面、具有独特性质的蛋白质。当蓝光照射到它时，贯穿这种蛋白质的通道就会打开。随后，带电的离子流入细胞，产生电脉冲。他们发现，无论将这种蛋白质引入哪种细胞，都能让这些细胞变得对光敏感。

Nagel和Hegemann将衣藻的基因引入蛙的卵细胞后，蛙卵细胞便开始产生这些基因所编码的离子通道蛋白。这些蛋白质嵌入蛙卵细胞的细胞膜中。当研究人员用光照射这些蛋白质时，通道便会打开，离子随之流过通道，产生电信号。（图/The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén）

Deisseroth将编码通道视紫红质的基因引入大鼠的神经细胞。通过用蓝光照射这些细胞，他成功触发了神经信号。2005年，他发表了这一突破性成果。

Deisseroth将编码通道视紫红质-2的基因引入培养皿中的神经细胞，使这些细胞对光敏感。利用蓝光，研究人员能够迅速触发神经信号。（图/The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén）

两年后，他让这种神经细胞的光控开关在活体小鼠的脑中发挥了作用。

Deisseroth的研究团队将编码通道视紫红质-2的基因引入活体小鼠的脑中，随后将一根细光纤插入其脑内。当他们通过光纤照射神经细胞时，便会触发神经信号，引起小鼠胡须运动。（图/The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén）

  用光控制神经细胞，能带来什么？  

这种利用光来控制神经信号的方法，如今被称为光遗传学，并迅速在全球产生了影响。借助这一方法，研究人员能够揭示支配特定记忆、情感和行为的神经回路，加深对抑郁、焦虑、精神分裂症、阿尔茨海默病和帕金森病等精神障碍与神经系统疾病的理解，并为探索新的治疗方法打开道路。

在临床医学领域，研究人员已开始尝试利用光遗传学，帮助因视网膜色素变性而失明的人恢复视觉。这种疾病会破坏眼睛中的视杆细胞和视锥细胞。在临床试验中，研究人员将一种类似通道视紫红质的蛋白质引入一名失明者的视网膜，使其恢复了部分视觉：借助能够发光的特殊眼镜，这名受试者能够辨认并抓取桌上的物体。

光遗传学也有望用于改进人工耳蜗。目前，人工耳蜗通过电刺激激活听神经。如果改用光遗传学，或许能够更精确地控制听神经的活动。

光遗传学从根本上改变了我们对脑的理解。不断涌现的新发现，正帮助我们解开人类的一大谜团：这个不可思议的脑，究竟是如何运作的。