三名科学家因发现将藻类光敏蛋白转化为控制神经细胞的工具，而荣获2026年诺贝尔生理学或医学奖。这一发现开启了脑科学、行为学以及神经与精神疾病研究的新纪元。
卡罗林斯卡学院诺贝尔大会于10月5日宣布，Karl Deisseroth、Peter Hegemann和Georg Nagel因“在光控离子通道与光遗传学领域的发现”共同获奖。三位获奖者将平分1200万瑞典克朗奖金。
光遗传学技术使研究人员能够利用光线开关特定神经细胞的活性，从而深入探究哪些细胞与神经回路参与特定的记忆、情绪及行为。
从光敏藻类到神经细胞控制
这项发现始于一个基础科学问题：单细胞藻类衣藻如何感知光线并游向其源头？
21世纪初，Hegemann与Nagel在衣藻中鉴定出通道视紫红质。这种光敏蛋白在蓝光照射下会打开细胞膜上的离子通道，使带电离子流通过去并产生电信号。
研究人员关键性地证明，将该蛋白引入其他细胞时，也能使其对光产生反应，这为利用光控制细胞活动奠定了基础。
随后，Deisseroth将该发现应用于神经科学领域。他的团队将编码通道视紫红质的基因导入神经细胞，并于2005年证明蓝光脉冲可触发神经元活动。此后，该方法被成功拓展至活体动物的神经细胞。
基因修饰与光的结合，实现了对特定细胞的精确控制，这项技术被命名为“光遗传学”。
技术揭示脑回路如何影响行为
在光遗传学出现前，科学家虽能识别与特定功能相关的脑区，但要在特定神经细胞群水平上确立因果关系却异常困难。
该技术允许研究人员选择性激活或抑制目标神经元，并观察由此引发的行为、运动或其他生理反应变化。
它帮助科学家识别了参与记忆、情绪和特定行为的神经回路，同时也有助于研究在神经与精神疾病中受损的回路。
因此，该技术为寻找未来治疗的潜在靶点提供了新途径。但需注意的是，实验室中利用光控制神经细胞的能力，并不意味着光疗手段已能直接应用于临床脑部疾病的常规治疗。
光遗传学在恢复视力尝试中的测试
光遗传学已率先在人类研究中应用于尝试恢复严重视网膜疾病患者的视力。
2021年，研究人员报告称，一种光遗传学疗法使一名晚期色素性视网膜炎患者部分恢复了视觉功能。
该方案利用基因疗法使幸存的视网膜细胞对光敏感，并配合特制眼镜将视觉信息投射至视网膜。测试期间，患者在佩戴眼镜的情况下能够定位、计数并抓取物体。
此结果仅属早期概念验证，并未完全恢复常态视力，在技术普及前仍需进一步研究。
突破性发现背后的三位科学家
Karl Deisseroth，1971年生，斯坦福大学生物工程教授及精神病学与行为科学教授，美国霍华德·休斯医学研究所研究员。
Peter Hegemann，1954年生，任职于柏林洪堡大学，主攻实验生物物理学与神经科学。其获奖研究始于在德国马丁斯赖特的马克斯·普朗克生物化学研究所工作期间。
Georg Nagel，1953年生，德国维尔茨堡大学教授。其对光控离子通道的贡献是在法兰克福马克斯·普朗克生物物理学研究所工作期间完成的。
诺贝尔大会表示，这些发现奠定了神经科学新时代的基础，赋予科学家直接测试特定神经细胞如何塑造活体大脑活动的工具。
来源：卡罗林斯卡学院新闻
编辑：The Nation编辑部
