斯德哥尔摩时间 10 月 5 日上午，卡罗林斯卡学院诺贝尔大会宣布，2026 年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家卡尔·戴塞罗斯（Karl Deisseroth）、德国科学家彼得·赫格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel），以表彰他们“在光门控离子通道和光遗传学领域的发现”。
三位科学家将平分奖金。适逢诺贝尔奖设立 125 周年，诺贝尔基金会将单项奖金从 1100 万瑞典克朗上调至 1200 万瑞典克朗（约合人民币 815 万元）。
光遗传学：为神经元装上“光开关”
获奖成果的核心技术——光遗传学（optogenetics），如今已成为神经科学实验室的关键工具。该技术通过让特定神经细胞表达对光敏感的蛋白，利用特定波长的光照在毫秒级时间内激活或抑制细胞活动，相当于为神经元安装了可由光控制的“开关”。
这一突破解决了神经科学长期面临的因果推断难题。过去，科学家虽能观察到动物行为（如进食、睡眠、恐惧）与特定神经元活跃的相关性，但难以确定其因果关系。光遗传学使研究人员能够主动干预特定神经元，通过观察行为变化，直接验证神经细胞在睡眠、记忆、情绪及运动等过程中的具体作用。
从绿藻到神经科学的跨越
光遗传学的基础源于一种单细胞绿藻——莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）中的视紫红质（rhodopsin）光敏蛋白。
图｜莱茵衣藻（来源：science source）
彼得·赫格曼长期研究莱茵衣藻的光感应机制。1991 年，他与同事证实衣藻受光照后会产生离子电流，提示存在光响应分子机制。2000 年代初，赫格曼与纳格尔等人取得关键突破：
- 2002 年，纳格尔、赫格曼等在《科学》杂志发表研究，鉴定出 Channelrhodopsin-1（ChR1），证明其为光控离子通道。
- 2003 年，他们在《美国国家科学院院刊》进一步揭示 Channelrhodopsin-2（ChR2）的功能：蓝光照射可迅速打开通道，允许阳离子进入细胞。
神经元信号传递依赖膜电位变化，ChR2 的特性使其成为控制神经元放电的理想工具。纳格尔等人证实 ChR2 在哺乳动物细胞中依然有效，为后续应用奠定基础。
戴塞罗斯的实现：毫秒级精准控制
卡尔·戴塞罗斯将上述发现引入神经系统。2004 年，他利用病毒载体将 ChR2 基因导入神经细胞。2005 年，戴塞罗斯团队在《自然·神经科学》发表里程碑式研究，证实仅需极短蓝光脉冲即可引发表达 ChR2 的神经元产生动作电位，控制精度达毫秒级。
相比传统电刺激缺乏选择性、药物起效慢且特异性差的局限，光遗传学结合遗传靶向与光学控制，实现了高细胞选择性与高时间精度的统一。
从基础科研到临床探索
自 2005 年以来，光遗传学迅速普及并不断演进。研究人员开发了多种微生物视紫红质，利用不同颜色光线分别实现兴奋或抑制神经活动，构建了完善的技术工具箱。
该技术彻底改变了神经回路的研究范式，使科学家能够从“观察相关性”转向“验证因果关系”。过去二十年，光遗传学被广泛应用于睡眠、记忆、成瘾、社会行为以及抑郁症、帕金森病、癫痫等精神神经疾病的机制研究。
此外，光遗传学的应用已延伸至心肌细胞、胰岛细胞等领域。在临床方面，通过让受损视网膜细胞表达光敏蛋白以恢复视觉功能的研究已进入人体试验阶段。然而，由于涉及基因递送安全性、深部组织光照及植入设备等技术挑战，其作为广泛的人体治疗手段仍需时日。
获奖科学家简介
卡尔·戴塞罗斯：斯坦福大学生物工程系及精神病学教授，霍华德·休斯医学研究所研究员，执业精神科医生。除光遗传学外，还开发了 CLARITY 脑组织透明化成像技术。
彼得·赫格曼：德国柏林洪堡大学实验生物物理学教授，专注微生物视紫红质及光感受机制研究。曾与戴塞罗斯等共同获得 2021 年拉斯克基础医学研究奖。
格奥尔格·纳格尔：德国维尔茨堡大学分子植物生理学教授。与赫格曼等人共同发现并命名 ChR1 和 ChR2，证明了其作为光控离子通道的功能，为光遗传学提供了核心分子工具。
从 2002 年发现 ChR1 到 2005 年实现毫秒级光控，这一系列连续突破构成了现代光遗传学的基石。如今，科学家得以在数十亿神经元中精准操控特定细胞群，为解析大脑奥秘提供了前所未有的因果实验手段。
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