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用一束光开启或关闭神经元,三位科学家斩获2026诺贝尔医学奖

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当地时间10月5日(周一),2026年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓。

瑞典卡罗琳斯卡医学院诺贝尔奖委员会当天正式宣布,美国科学家卡尔·戴瑟罗特(Karl Deisseroth)与德国科学家彼得·赫格曼(Peter Hegemann)、格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel)共同获得这一奖项,以表彰他们对光控离子通道和光遗传学的研究。





这项研究让科学家获得了一种此前几乎无法想象的工具:利用光线,在活体大脑中精准控制特定神经细胞的活动。

诺贝尔奖评审机构表示,光遗传学已经被世界各地的实验室采用,帮助研究人员揭开大脑如何工作,以及神经回路如何影响行为和疾病。

一、诺贝尔医学奖为何授予他们

理解这项工作的意义,要从一个简单的问题说起:大脑中的某个神经元被激活后,到底会发生什么?

大脑由数量庞大的神经细胞组成,它们通过复杂的神经回路相互连接。

科学家在过去可以记录神经元的活动,也可以观察动物的行为变化,但要精准地控制某一类神经元,再观察这种变化是否直接导致某种行为,并不容易。



但光遗传学改变了这一点。

研究人员可以先找到与某种行为有关的一组神经元,再让这些神经元对光产生反应。实验过程中,只需要照射特定光线,就可以瞬间激活这些神经元;换一种设计,也可以利用光将它们关闭。

在这种情况下,光在这里不再只是“观察大脑”的工具,而成为了能够直接操控神经活动的开关

二、一切始于一只会追光的绿藻

据美联社、CNN获取的信息证实,这项技术最初并不是为了研究大脑。

20多年前,赫格曼开始研究一种单细胞绿藻。它虽然只有一个细胞,却能够感知光线,并朝着光源游动。



科学家一直知道这种绿藻能够“看见”光,但并不清楚它究竟是通过什么机制完成这一过程。

赫格曼与纳格尔随后找到了关键答案。他们发现,绿藻细胞中存在一种特殊的光敏蛋白,当蓝光照射到这种蛋白质时,它会打开一个离子通道,让带电粒子进入细胞,从而产生电活动。

这种蛋白质后来被称为通道视紫红质(channelrhodopsin)

研究人员还发现,只要把控制这种蛋白质的基因放入其他细胞,就能够让这些原本无法感知光线的细胞对光产生反应。

一个来自绿藻的发现,就这样为利用光控制其他细胞打开了大门。

三、戴瑟罗特把“光控开关”装进神经元

但真正让这一发现进入神经科学领域的,是戴瑟罗特。

他的想法很直接,如果能够把这种光敏蛋白放进神经元,那么是不是就能用光来控制神经元的活动?



戴瑟罗特及其团队随后进行了相关实验。

2005年,他们证明,通过将光敏蛋白引入神经元,可以利用蓝光刺激这些细胞,使其产生神经信号。

两年后,这项技术被应用于活体小鼠的大脑。研究人员通过微型光纤把光送入经过基因改造的神经元,从而在动物活动状态下开启或关闭特定神经细胞。

戴瑟罗特后来形容,这种方法与人们通常理解的“用光观察”不同。



“人们通常认为光是收集信息、观察事物的一种方式。但光遗传学恰恰相反,我们用光来控制,让事情发生,而且是以极其精确的方式。”

美国匹兹堡大学教授杰里米·伯格曾在美国国立卫生研究院工作,并参与过戴瑟罗特相关研究的资助。

他表示,光遗传学提供了一套非常精准的研究工具,让科学家能够完成许多过去很难通过其他方法完成的大脑实验。

四、获奖当天,戴瑟罗特还惦记着给孩子做午餐

诺贝尔奖公布当天,戴瑟罗特正在美国加利福尼亚州北部的家中工作。

这位自称“夜猫子”的科学家当时还在修改论文,并给学生发送电子邮件。直到准备躺下休息时,他接到了诺贝尔委员会的电话。



他在获奖消息公布约一小时后接受美联社采访时说:“没有真正睡着。”

相比突如其来的诺贝尔奖,他当时还有一件非常实际的事情需要完成,那便是给孩子准备上学时带的午餐。

他说:“我接下来几个小时唯一的责任,就是确保给他们做好三明治。”

五、诺贝尔奖周由医学奖拉开序幕

今年的诺贝尔生理学或医学奖在斯德哥尔摩卡罗琳斯卡医学院公布,由此拉开2026年诺贝尔奖公布周的序幕。

三位获奖者将共同分享1200万瑞典克朗奖金,约合120万美元。

按照日程,物理学奖将于10月6日公布,化学奖于10月7日公布,文学奖随后揭晓。诺贝尔和平奖将在10月9日公布,诺贝尔经济学奖则计划于10月12日揭晓。

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