三位科学家摘得2026年诺贝尔生理学或医学奖

激活大脑中个别神经细胞的能力，从根本上改变了人类对这个神奇器官的理解

文｜《财经》研究员 王小

编辑｜董小蓝

2026年10月5日，诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩卡罗琳医学院揭晓，该奖项共同授予了三位科学家，以表彰他们在‌光门控离子通道‌和‌光遗传学‌方面的发现。

他们分别是来自美国霍华德休斯医学研究所和斯坦福大学的卡尔·戴塞罗思（Karl Deisseroth）、德国柏林洪堡大学的彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和德国维尔茨堡大学的格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）。三人平分1200万瑞典克朗（约802万元人民币）。

三位科学家接力研究完成了一次完美突破，创立并发展了革命性的神经科学技术——被誉为“大脑研究的划时代武器”的光遗传学（Optogenetics），让科学家能够利用光来精确控制特定神经元的活动，极大地推动了神经科学的发展,有助于解开人类最大的谜团之一——大脑是如何运作的。

简单来说，光遗传学让科学家能够像控制“开关”一样，用光打开或关闭特定神经细胞，从而研究这些神经元究竟如何影响记忆、情绪和行为。如今，这项技术已经成为神经科学研究的重要工具，并被用于探索神经和精神疾病相关的神经回路。

“光遗传学给了我们以曾经只能梦想的方式绘制‘大脑地图’的机会。”诺贝尔生理学或医学委员会主席佩尔·斯文宁松（Per Svenningsson）在评价他们的研究时称。

两位德国科学家做了什么

大脑是如何控制生物的感觉、行为和身体功能的？

无数科学家为这个只有1.3公斤左右的器官的运作机制着迷。在20世纪，已有研究人员开始调查大脑的哪些区域会影响哪些功能，但因为使用的研究方法往往难以直接证明特定神经元与某种行为之间的因果关系，致使研究人员开发的大脑形象就像一张素描图，充满了问号和未知数。

现在这一领域发生了变化，光遗传学从根本上改变了人类对大脑的理解。

这一切始于彼得·黑格曼的好奇心，他来自于一个医生世家。当时他正在德国马克斯·普朗克生物化学研究所（Max Planck Institute of Biochemistry）攻读博士学位。

最初，黑格曼想知道单细胞藻类衣原体是如何游向光源的。黑格曼注意到一种莱茵衣藻，这是一种微小的单细胞绿藻，它拥有一个被称为“眼点”（Eyespot）的结构，能够感应光线并朝着光源游动，即趋光性。他被这种微观生物如何利用光感知世界的机制深深吸引，决心探究其中的分子真相。

博士毕业后，黑格曼赴美国开展博士后研究，随后回到德国建立了自己的科研团队。他推测这种藻类的光感受器可能是一类依赖视黄醛的蛋白质，其工作机制类似于人眼中的视网膜蛋白。

之后，黑格曼与合作者格奥尔格·纳格尔经过多年不懈的实验，终于在21世纪初期，发现了通道视紫红质（channelrhodopsin），一种位于细胞膜上的特殊光敏蛋白。

他们在单细胞藻类的实验中发现，蓝光照射后，一个通道在蛋白质中打开，带电离子流入细胞，从而产生电脉冲。

由此，这两位德国科学家揭示了这些蛋白的工作机制，当特定波长的光照射时，这些蛋白通道会打开，允许离子流过细胞膜，从而改变细胞的电位。

更重要的是，他们发现，将这种蛋白引入其他细胞后，也可以赋予这些细胞对特定光线的敏感性。

这一历时近20年的基础生物学探索，最终为光遗传学的诞生奠定了最关键的分子基石。

这个团队拿稳了“接力棒”

远在美国的卡尔·戴塞罗思，这时已完成精神科住院医生培训，于2004年春天在斯坦福大学建立了自己的独立实验室（Deisseroth Lab）。

同时，他已经开始构想并实验如何将藻类中的光敏蛋白转入哺乳动物的神经元中。黑格曼和纳格尔发现的光敏通道蛋白就在他考虑的范围内。

作为一名终日要面对抑郁症、自闭症、精神分裂症和创伤后应激障碍（PTSD）患者的精神科临床医生，他深刻体会到传统药物和电疗法的局限给患者带来的副作用之大。他希望能理清在大脑复杂网络中，究竟是“哪一条神经回路”在控制恐惧、焦虑这些情绪。

戴塞罗思希望能像按开关一样，精准控制某种特定神经细胞的开启或关闭，去验证它与行为/心理状态之间的“直接因果关系”。

戴塞罗思带领学生大胆尝试，突破前人的局限，利用基因工程手段，将这些“光控离子通道”基因精准表达到了哺乳动物的神经元（脑细胞）中，通过用蓝光照亮细胞，能够触发神经信号。

2005年8月，一个跨斯坦福和德国团队的合作成果完成。戴塞罗思、纳格尔等合作者在《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）上发表了划时代的论文，首次实现了利用蓝光在毫秒级时间内精准控制神经元放电，这标志着“光遗传学”技术的正式问世。

完成这一研究，戴塞罗思具有得天独厚的优势。他拥有临床精神科医生和神经科学家双重身份，兼具临床经验与基础科研突破能力。他不仅是斯坦福大学生物工程系与精神病学及行为科学系教授，也是斯坦福大学精神病学临床医生。

两年后，2007年戴塞罗思团队完成了一项经典实验，进一步开发了光纤植入技术，就是将极细的光纤通过头骨上的一个小孔进入小鼠大脑深部，触发神经信号，成功诱导小鼠胡须的运动。这一实验实现了在小鼠自由行走、交配或恐惧时，观察其神经活动对行为的影响。

同年，戴塞罗思和合作者们通过实验，还首次在小鼠上证明了特定神经元与复杂行为如从睡眠到清醒之间的直接因果关系。这不仅验证了先前的科学假说，也标志着光遗传学技术正式具备了调控小鼠行为的能力。

他们的研究如同开启了一扇大门，此后光遗传学被广泛用于研究睡眠、运动、感觉、记忆、情绪和奖励等神经回路。

而戴塞罗思也从未停止脚步。随后几年，他的实验室利用这一技术成功定位了大脑中控制焦虑、抑郁以及多巴胺奖励机制的特定神经回路。

并且，戴塞罗思创办和推动的生物技术公司，开始将光遗传学及其发现的靶点运用于人体的临床试验，包括针对精神分裂症、自闭症和视网膜色素变性导致失明的治疗方案。

也就是说，利用光遗传学，一些研究人员已能够揭示与神经系统和精神疾病相关的特定记忆、感觉和行为的神经回路，并且已经在临床医学中应用，如研究人员正在使用该方法试图恢复视力障碍者的视力。

这一技术为理解与治疗帕金森病、抑郁症、创伤后应激障碍（PTSD）、癫痫以及失明等疾病带来了一条新道路。

责编 | 张生婷

题图来源｜诺贝尔奖官网