给大脑装“光控开关”诺奖颁给光遗传学，上海科学家解读诺奖得主成果

来源：滚动播报

（来源：上观新闻）

今天，2026年诺贝尔生理学或医学奖公布，三位获奖者分别是：卡尔·代塞尔罗思（Karl Deisseroth），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方面的发现。

记者第一时间采访专家予以解读，上海青年科学家、复旦大学脑科学研究院张嘉漪教授曾与诺奖获得者卡尔共同合作，并以第一作者刊登相关论文。“被诺奖得主发现了20余年的技术，已在眼科学领域有非常临床的实践，未来有望在神经及精神领域开拓更多可能性。”

上海青年科学家2009年刊登论文，卡尔教授为通讯作者

神经元能被光精准控制

张嘉漪为记者从“大脑”开始解释，大脑有很多不同功能，其中包括感觉的功能、情绪、情感、记忆等功能；而大脑里有不同类型的神经元，就像计算机里不同的元件。在发现光遗传学之前，科学家用电的方式来调控神经元，但电对于不同亚型的神经元没有选择性。光遗传学的问世，有效解决了这一问题，能顺利解析不同脑区的功能。

那么，什么是光控离子通道？科学家从藻类找到了或许能打开神经元秘密的钥匙：一种叫光敏感通道蛋白的特殊物质。它就像个自带光控开关的小门，在蓝光照射下，其中一种光敏蛋白把门打开，带正电的离子冲进神经元，将其激活；在黄绿光照射下，另一种光敏蛋白作为离子泵开始工作，使带负电离子进入神经元，让其休眠。

其中，彼得和格奥尔格两位教授最早在藻类里发现并验证了“光控离子小门”的真实存在，相当于找到了遥控器的核心芯片；此后，卡尔教授作为神经科医生，将藻类蛋白成功移植至哺乳动物的大脑神经元上，2005年，他所在的斯坦福团队首次用蓝光精准控制了活体小鼠的特定神经元，光遗传学技术正式诞生，相关成果还刊于《自然神经科学》。

“神经元离子通道（钠离子、钾离子、钙离子等）的开关可以控制神经元放电，科学家们发现，藻类对光敏感，蛋白表达在神经元上，有光就仿佛给离子装了‘开关键’，神经元放电时就会流入或流出离子。” 张嘉漪通俗地解释，“简言之，可以通过光的开关，使神经元实现兴奋或抑制，也即活跃不活跃。”

早在2008年，张嘉漪作为研究生跟随导师与卡尔教授合作，“当时我对他们的工作非常感兴趣，可以用光来激活、记录神经元工作，并在导师的指导下完成了名为‘用于光敏化脑组织神经活动光学刺激与时空电学记录的集成设备’论文。”记者同时获悉，这篇引用率相当高的论文，张嘉漪是第一作者，“新科”诺奖得主卡尔教授是通讯作者。

有了光控离子通道和光遗传学，科学家们可以解析不同脑区的功能。专家举例，与运动相关的有两类神经元，一类负责启动运动，一类负责停止，光遗传学可以“圈划”出不同脑区不同神经元分别具有什么功能，以此让人类更好地认知大脑。

“光”正在改变更多现实

三位诺奖科学家的核心成果，用一句话来概括，即‌给大脑装了一个能用光精准控制的“神经元遥控器”，彻底改写了人类研究大脑的方式。

这项听起来深奥的技术，并非停留在实验室阶段的空谈。上海交通大学医学院附属仁济医院神经内科主任王刚介绍，针对抑郁症、癫痫、帕金森等传统药物难根治的神经疾病，光遗传学在精准神经调控疗法上正在展现其优势。“虽然现阶段仍属于动物试验的基础研究，但它将神经元核团与行为学特征紧密联系在一起，未来能引导我们发掘更深层的病因。”

王刚说，如小鼠表现出恐惧行为时，作用的神经元会发光，“过去，患者的运动功能神经在手术中可以被重新唤醒，我们有电生理记录；未来，更多患者是否能在精准的光定位下得到帮助，减少开颅等有创治疗，针对异常神经元进行调节？”

在他看来，此次诺贝尔奖的颁奖，也是当下人工智能时代对脑科学的再度认可，“脑科学、神经科学对于人工智能发展具有重大意义，在新技术手段的帮助下，或许相关基础研究和临床应用都将进入全新时代。”

不仅改变神经疾病的治疗，针对视网膜感光细胞彻底坏死的失明人士等眼科疾病患者，光遗传学技术也带来新的可能。上海市第一人民医院副院长、眼科中心主任孙晓东说，光遗传学技术最令人期待的转化方向之一就是眼科。2021年，其所在团队开展了中国首个遗传性视网膜病变的基因治疗，“这是针对RPE65基因突变的先天性黑矇，只能治疗早中期患者；但是光遗传学治疗则是针对晚期患者，把微生物版的视紫红质装到下游的神经元上，让失明的视网膜绕过死亡的感光细胞，重新对光产生反应。”

孙晓东解释，它的最大优势就是不依赖于具体基因突变类型，属于“广谱”基因治疗，对于眼科医患而言，之后的三至五年将是决定光遗传学技术能否真正成为视网膜色素变性晚期患者标准治疗选择的关键窗口期，此次光遗传学技术研究者获得诺贝尔奖，也标志着“用光控制神经活动”从基础科学的边缘走向了医学的核心。“从实验室的一株绿藻到今天多条临床管线让患者重拾光明，这条路径本身就是转化医学最生动的注解。”