用光遥控大脑！小小绿藻如何帮他们拿下诺奖

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就在昨天，2026年诺贝尔生理学或医学奖正式公布！瑞典卡罗林斯卡研究所诺贝尔大会宣布，本年度奖项由三位科学家共同斩获：美国斯坦福大学卡尔・戴瑟罗斯（Karl Deisseroth）、德国柏林洪堡大学彼得・黑格曼（Peter Hegemann）与德国维尔茨堡大学格奥尔格・内格尔（Georg Nagel），表彰他们在光门控离子通道和光遗传学领域的发现。

三位科学家从微小藻类中找到“光控生物开关”，让人类得以精准操控神经元。这项技术让神经科学从观察现象走向证明因果。

2026年诺贝尔生理学或医学奖正式公布，

本年度奖项由三位科学家共同斩获。

图片来源：科普中国

绿藻里藏着的 "光控开关"

当人类想要读懂大脑，长久以来都卡在一个难题里：大脑上千亿神经元交织成一张庞大网络。过去我们只能被动观察神经元什么时候放电，却很难确定，到底是哪一组神经细胞，在控制情绪、记忆与动作。

三位科学家的工作可以分成两大环节。黑格曼和内格尔，在微小的单细胞绿藻中找到了一种特别的感光蛋白——通道视紫红质（channelrhodopsin）

这种蛋白就像一个自带感光闸门的小孔，遇到特定光线就会打开，让带电离子穿过细胞膜，产生电信号，驱使藻类朝着光源游动。戴瑟罗斯则把这个来自藻类的蛋白 “移植” 到动物大脑的神经元中，搭建起完整的光遗传学体系，把一个微生物身上的天然机制，变成了研究大脑的强大工具。

把衣藻基因导入蛙卵后，

蛙卵开始生产离子通道蛋白，

这些蛋白最终分布在卵的表面。

研究者用光照射这些离子通道时，

通道打开，离子随之流过，产生电信号。

图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会

他们找到了能被光线控制的 “生物开关”，把它放进神经元里。光照开启，神经元就激活；关掉光源，神经元就恢复平静。依靠这个工具，科学家可以精准、快速地控制特定神经细胞的活动。

从相关性到因果性

在光遗传学诞生之前，研究大脑回路的办法大多只能看到相关性：小鼠产生恐惧情绪的时候，大脑某片区域神经元在放电。但我们无法回答最关键的问题：是恐惧引发了神经元放电，还是神经元放电直接制造了恐惧？两者只是碰巧同时发生，还是存在必然的因果关系？

而三位科学家带来的光遗传学，解决了这个核心痛点。它可以做到只选中某一类神经元，用光单独激活或者抑制这一组细胞。研究者主动触发神经元活动，再观察动物随之产生的行为，直接建立因果联系。从 “看到一起发生”，升级到 “证明它就是原因”。

研究组把通道视紫红质-2的基因导入活体小鼠的大脑，

再将一根细光纤插入脑中。

当他们通过光纤照射神经细胞时，

便触发了神经信号，引起胡须运动。

图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会

比如，科学家可以利用光遗传学，精准激活小鼠杏仁核内特定神经元。哪怕处在安全环境，小鼠立刻僵住，表现出恐惧；关闭这组神经元，恐惧反应随之消失。通过这个实验，直接证实这组神经元就是恐惧记忆的核心回路。

在光遗传学问世之后，全球几乎所有神经科学实验室都开始使用这套技术。二十多年间，依靠光遗传学工具，人类搞清楚了大量神经回路的功能：哪些神经元管控睡眠、哪些调控食欲、哪些参与记忆形成，哪些和疼痛感知相关。它不再只是一个小众实验手段，而是神经科学领域的基础标配工具，带动整个学科飞速发展。这就是诺奖看重的影响力。

把编码通道视紫红质-2的基因导入培养皿中培养的神经细胞，

使它们对光敏感。研究者用蓝光就能触发快速的神经信号。

图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会

走出实验室

这项基础研究，也为神经系统疾病的治疗打开了全新方向——

神经系统疾病涵盖脑血管疾病、

癫痫、帕金森病等13大类疾病，

临床症状表现为运动障碍、肌无力或共济失调等。

图片来源：百度百科

癫痫的本质是局部神经元不受控制地同步放电，引发发作。借助光遗传学思路，未来有望只精准抑制病灶区域过度兴奋的神经元，不打扰大脑其他正常区域。

帕金森病目前临床使用脑深部电刺激，依靠植入电极持续刺激脑组织。但电极会无差别刺激所有细胞。光遗传学可以选择性调控特定神经元，有机会减轻震颤等症状，同时降低治疗带来的副作用。

除此之外，抑郁症、慢性疼痛、视网膜退行性病变，都是该技术的潜在研究方向。比如部分失明患者，视网膜感光细胞已经坏死，科学家尝试利用光敏感蛋白，让视网膜剩余细胞重新获得感光能力，帮助患者恢复基础视觉，相关的早期临床试验已经在推进。

当然，目前光遗传学的人体应用大多还处在早期探索阶段。想要安全地把感光蛋白送入人脑指定区域、长期稳定工作，还有不少技术难关，短期内还无法普及到临床。但它为脑病治疗开辟了一条过去完全想象不到的新思路。

也有人担心："用光控制神经元"，会不会变成操纵思想的工具？人脑的情绪、思考和意识，是数百亿神经元协同活动的结果，并不存在一个可以一键切换的 "总开关"。光遗传学目前只能作用于局部、特定类别的少数细胞，目的是治病与解析机制。与此同时，科学界也在持续建立伦理规范，划定人体实验的边界，规避潜在风险。

科学家们为神经细胞装上一个开关。

图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会

这次诺奖，也再次印证基础研究的独特力量。在最开始研究藻类感光机制的时候，没有人能预料，这个基础生物学发现，未来会成为解析大脑的核心工具。很多能改变人类医疗格局的成果，都起源于这些看似没有直接实用价值的基础探索。

戴瑟罗斯本身同时是一名精神科医生，在临床工作里，他亲眼见证精神疾病患者承受的痛苦，这也是他持续推进这项研究的初心。理解大脑的工作原理，最终目的，是为那些被神经、精神疾病困扰的人寻找新的希望。

三位科学家的发现，为科研人员带来一束特殊的光。依靠光控离子通道和光遗传学，研究者能够选择性地开启、关闭特定神经元，分清不同神经回路的真实功能，让神经科学从观察现象，迈向验证因果。2026 年诺贝尔生理学或医学奖，正是对这项跨时代工具的认可。

1.https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/10/572511.shtm

2.https://www.news.cn/20261005/ced9aad673384e19be735e533d14029b/c.html

3.https://www.aerzteblatt.de/news/rubriken/medizin/optogenetik-nobelpreis-fur-medizin-geht-an-zwei-deutsche-und-einen-us-forscher-510abec5-a600-4857-ab58-590cb6c5c33a

4.https://www.sciencedirect.com/science/chapter/handbook/abs/pii/B9780443222122000185

5.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41254285/

作者：蝌蚪君

审核：刘颖 李培元 张超 杨柳

审核专家：汤波 中国科普作家协会会员，生物化学与分子生物学博士，研究馆员，南方周末特约撰稿人