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从培养皿的一侧照进一束光 ，微小的绿藻便向光源游去 。这种没有大脑的单细胞生物为什么能如此迅速地对光作出反应？ 从发现绿藻中的感光蛋白，到用它调控神经细胞，2026年诺贝尔生理学或医学奖得主卡尔·戴塞罗思、彼得·黑格曼和格奥尔格·内格尔以及其他研究者 ，把一种微小生命的本领变成了探索大脑记忆 、感觉和行为的重要工具 。 这是10月5日在瑞典斯德哥尔摩拍摄的2026年诺贝尔生理学或医学奖公布现场。新华社记者 吕优 摄 绿藻藏着一扇“小门 ” 20世纪90年代初 ，黑格曼研究一种名为衣藻的单细胞绿藻时发现，光到达它的感光部位“眼点”后仅约半毫秒就出现了电信号。如此迅速的反应让他想到 ，衣藻对光作出反应的过程可能不像人眼那样需要经过复杂的“层层传话” 。他认为 ，接收光和让带电离子通过的装置，也许就在同一个蛋白质复合体中 ，如同细胞表面有一扇见光就开的“小门 ” 。 不过 ，当时人们虽然知道许多离子通道，却不清楚哪一种能直接受光控制 ，这一理论也因此受到质疑。 寻找这扇“小门 ”并不容易 ，相关蛋白质一旦离开原来的细胞环境就容易受损 。经历多年挫折后，黑格曼团队找到了两个候选基因 ，他随后联系同行内格尔 ，设法检验它们的功能 。 图片来源于诺贝尔奖官网。研究人员将相关基因导入蛙卵后，蛙卵开始产生离子通道蛋白 。当有光照射时，这些通道会打开 。离子随即流过通道 ，产生电信号。 内格尔让蛙的卵细胞大量合成两种相应蛋白质 ，再观察它们遇光后的反应 。结果证实，新发现的两种蛋白质就是能被光打开的离子通道 ，研究人员将其命名为通道视紫红质-1和通道视紫红质-2 。 更令人兴奋的是 ，把其中一种蛋白质的编码基因导入哺乳动物细胞后，这些细胞也获得了对光产生电学反应的能力。绿藻的感光本领原来可以“借”给其他动物细胞 。这项发现 ，为另一个研究领域带来了机会 。 给脑细胞发光“指令 ” 在5日举行的诺贝尔生理学或医学奖新闻发布会上 ，评奖委员会成员阿卜杜勒·马尼拉请人们设想一名面对棋盘的棋手：观察棋子位置，回忆此前对局 ，预判对手反应 ，权衡各种走法，最终落下一子。完成这一系列过程 ，需要大脑中许多神经细胞共同活动。而理解这一过程 ，仅仅观察大脑并将其活动模式与行为联系起来还不够，“这需要确立因果关系 ”，马尼拉说 。 图片来源于诺贝尔奖官网 。科学家曾梦想使用一种开关来控制神经细胞。 难处在于 ，挨在一起的神经细胞可能各司其职 ，甚至干作用相反的事，神经活动又在毫秒之间快速变化 。科学家需要一种办法 ，既能精准选中特定神经细胞 ，又能跟上它们的活动节奏，通过改变这些细胞的活动 ，观察由此带来的行为变化 。 研究神经科学的精神科医生戴塞罗思就很希望获得这样的工具。患者的痛苦促使他追问 ，大脑为什么会出现异常，抑郁症患者为什么难以感到快乐？ 戴塞罗思于是写信给内格尔 ，请求获得编码通道视紫红质-2的基因信息 。收到材料后 ，他的团队将其导入培养皿中的大鼠神经细胞，让这些细胞制造这种蛋白质 ，并通过蓝光照射成功触发神经信号 。 2005年戴塞罗思团队发表相关研究成果 ，实现了以毫秒级精度用光触发神经细胞活动。后来这种方法和相关研究领域被命名为光遗传学 。此后戴塞罗思团队通过细光纤把光送入活体小鼠脑内，激活运动皮层中的特定神经细胞，从而控制小鼠胡须的运动 。随着工具不断丰富 ，研究人员还培育出可由不同波长的光激活的感光蛋白 ，有的能促进神经细胞活动，有的能抑制其活动。 小疑问通向大世界 一道光让小鼠胡须动起来 ，只是开始 。戴塞罗思与其他研究人员合作 ，还让小鼠脑中一类与觉醒有关的神经细胞获得感光能力，用光刺激这些细胞 ，让熟睡的小鼠醒了过来 。 2012年发表在《自然》杂志的另一项光遗传学早期重要研究则聚焦于记忆。研究人员用相关蛋白质标记了小鼠形成恐惧记忆时活跃的一群神经细胞 ，随后在另一环境中用光重新激活这些细胞，小鼠的恐惧反应随之增加。 图片来源于诺贝尔奖官网 。研究人员将特定基因导入活体小鼠的大脑 。随后他们将一根细光纤植入大脑。当光通过光纤照射神经细胞时会触发一种神经信号 ，从而引起小鼠胡须的运动 。 另一些研究则将看似完整的行为拆解为不同环节 。例如 ，小鼠将幼崽叼回巢中和为幼崽舔舐身体的行为，就涉及不同的神经通路。“这个工具可以帮我们搞清楚大脑里哪一部分 、哪一个细胞对应哪一种相关行为 ，或是特定情绪、记忆 。”诺贝尔生理学或医学奖评委 、瑞典卡罗琳医学院临床免疫学教授潘嫱接受新华社记者采访时说 。 瑞典卡罗琳医学院教授安娜·韦德尔说 ，人脑有许多小鼠不具备的功能，但不同哺乳动物的大脑也有相通之处。研究人员可以先在动物模型中寻找痴呆 、癫痫、成瘾等疾病涉及的细胞，再借助影像等手段 ，研究这些发现如何适用于人类 。 这束光也开始照向临床 。已有研究人员尝试用光遗传学帮助某些视网膜疾病患者恢复部分视觉功能 ，多项相关临床试验正在进行。光遗传学“首先是一种基础研究工具，对于研究和理解疾病具有重要价值 ” ，评奖委员会秘书托马斯·佩尔曼说 。 黑格曼最初追问的不过是一种绿藻为什么能朝光游动 ，他沿着这个小小的疑问探索下去，与其他研究者一起 ，把绿藻感知光的本领 ，变成了研究大脑的工具 。 基础研究的一个动人之处或许正在于此：我们未必能在提出问题时就知道答案会指向哪里。培养皿里向光聚拢的一抹绿色，最终让我们多了一种理解自己大脑的方式。
2026年首个诺贝尔奖迎来揭晓时刻 。“光遗传学为大脑研究提供了过去难以想象的研究手段 。 ”10月5日 ，瑞典卡罗琳医学院宣布 ，将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·戴塞洛斯（Karl Deisseroth） 、彼得·黑格曼（Peter Hegemann） 、格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）三位科学家，以表彰他们在光门控离子通道和光遗传学方面的发现。 为什么光遗传学被学界认为是“注定要得诺奖的技术”？它如何与失明、帕金森病等众多疾病的治疗有关？记者就此采访相关专家 。 会“追光 ”的衣藻叩开光遗传学大门 “毫不意外 、实至名归 。 ”得知今年诺贝尔生理学或医学奖花落光遗传学领域 ，复旦大学脑科学研究院研究员张嘉漪脑海中首先浮现出这两个词。她说 ，自光遗传学诞生以来，许多人就认定它终将获得诺奖，“今年 ，它等到了 。” 人脑拥有近900亿个交错缠绕的神经细胞 ，堪称人体最神秘的“黑箱 ” 。在光遗传学诞生前，科学家对大脑的研究多停留在“模糊观测 ”阶段：只能看到某个脑区在活跃 ，却无法精准锁定究竟是哪一类神经细胞在发挥作用。 科学家一直渴望打开这个“黑箱” 。DNA双螺旋结构发现者之一的弗朗西斯·克里克曾提出设想：神经信号传导是毫秒级的 ，要匹配这样的速度，最好的工具是光 。如果能给特定神经细胞装上感光“开关” ，就能用光精准控制神经活动。不过 ，这个设想在很长一段时间里仅是“假设 ” 。 随后，科学家迎来了一类不起眼的单细胞绿藻——衣藻 ，它有一个神奇特性：一遇光照 ，会快速游向光源，反应速度比人眼感光快20多倍 。黑格曼据此猜想：衣藻体内有一种蛋白 ，既是捕捉光的“感受器 ” ，又是控制离子进出的“通道闸门”，一个蛋白承担两份工作，所以反应才如此迅速。 为验证猜想 ，他与擅长蛋白功能研究的纳格尔联手攻坚 ，最终锁定关键对象“通道视紫红质 ”。这种蛋白嵌在细胞膜上，既能感光 ，又能成为离子通过的通道 。它有可能成为控制神经的“光开关 ” 。 而真正将这一工具带入神经科学领域的是戴塞洛斯。2005年 ，他的团队把通道视紫红质-2的基因导入大鼠神经细胞，使这些神经细胞拥有“蓝光开关”：蓝光一照 ，通道打开 ，离子涌入，神经细胞发出电信号；蓝光一灭 ，通道关闭 ，神经恢复平静 。相关成果发表于《自然-神经科学》 。“光遗传学 ”由此诞生。 打破学科壁垒造就的“学术明星 ” 光遗传学的出现震动了学界 。它让研究者可以主动 、精准地开启或关闭特定神经细胞，直接验证神经环路与行为的因果关系 ，三位科学家也因此成为“学术明星” 。张嘉漪回忆 ，当时全球许多实验室争相跟进光遗传学研究，并寻求与三位科学家合作。 作为国内最早接触光遗传学技术的学者之一，张嘉漪亲历了那场科研热潮 ，还是研究生的她 ，跟着导师与戴塞洛斯建立了联系 。“当时光遗传学尚处萌芽阶段，虽然已实现神经激活 ，但应用场景仍需拓展 。 ”在导师指导下 ，张嘉漪所在团队与戴塞洛斯合作完成两篇论文，其中一篇张嘉漪为第一作者 ，戴塞洛斯为通讯作者。 在张嘉漪看来 ，三位诺奖得主能取得如此突破性的成就，离不开“突破学科壁垒的洞察力 ” 。“藻类生物学与脑科学看似相隔万里 ，却被他们精准捕捉到内在关联 ，这种跨界视野是顶尖科学家的核心素养 。”她补充说，以她较熟悉的戴塞洛斯为例 ，参加国际顶级会议时 ，他会长时间“泡 ”在海报区，浏览不同领域最前沿的工作，不停思考如何与自己的研究结合。 “光能让某一群特定神经元活动 ，就能做到很多事情。 ”上海交通大学变革性分子前沿科学中心教授凌代舜告诉记者 ，光遗传学正式诞生还不到20年，已带来一系列新发现 。例如 ，它帮助研究者定位了调控睡眠、食欲 、痛觉 、社交行为的具体神经环路；证明了特定记忆储存在特定神经细胞群中 ，激活它们便能“唤醒”对应记忆；还能打通脑与身体的关联，使探索神经与其他器官相互作用成为可能 。 光遗传学会是疾病治疗的新曙光吗？ 更值得期待的是 ，光遗传学的价值已不止于实验室基础研究 ，正逐步向临床应用推进，为多种难治疾病带来新曙光。 “眼球本身就是感光器官 ，光可以自然到达视网膜 ，这是光遗传学最天然的应用场景 。”凌代舜解释，针对视网膜色素变性等难治性致盲疾病 ，光遗传学技术通过绕过已坏死的感光细胞 ，改造视网膜神经细胞，使其重获感光能力，帮助失明者恢复基础视力 。张嘉漪补充 ，在国内 ，北京、武汉均有团队在开展相关研究，有望成为失明患者的全新治疗方案。 在神经精神疾病与神经退行性疾病领域 ，光遗传学的潜力同样巨大 。张嘉漪介绍 ，相较于传统粗放的电流脑刺激，光遗传学可以精准靶向病变神经环路 ，最大程度规避对正常组织的损伤、减少副作用 ，为帕金森病 、阿尔茨海默病 、难治性抑郁症等疾病提供全新的治疗思路 。 “不过，光遗传学真正用于临床疾病治疗 ，还有很长的路要走。 ”凌代舜坦言 ，从实验室成果到惠及患者的临床技术，需要跨越人体安全性验证、长期效果评估等多重关卡 ，相关领域研究者仍需持续攻关 ，才能让这项“诺奖级 ”成果真正造福大众 。
