给大脑装“光控开关”诺奖颁给光遗传学，上海科学家18年前曾与诺奖得主合作

刚刚，2026年诺贝尔生理学或医学奖公布，三位获奖者分别是：卡尔·代塞尔罗思（Karl Deisseroth），彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel），以表彰他们在光控离子通道和光遗传学方面的发现。 解放日报•上观新闻记者第一时间采访专家予以解读，上海青年科学家、复旦大学脑科学研究院张嘉漪教授曾与诺奖获得者卡尔共同合作，并以第一作者刊登相关论文。“被诺奖得主发现了20余年的技术，已在眼科学领域有非常临床的实践，未来有望在神经及精神领域开拓更多可能性。” 张嘉漪为记者从“大脑”开始解释，大脑有很多不同功能，其中包括感觉的功能、情绪、情感、记忆等功能；而大脑里有不同类型的神经元，就像计算机里不同的元件。在发现光遗传学之前，科学家用电的方式来调控神经元，但电对于不同亚型的神经元没有选择性。光遗传学的问世，有效解决了这一问题，能顺利解析不同脑区的功能。 那么，什么是光控离子通道？科学家从藻类找到了或许能打开神经元秘密的钥匙：一种叫光敏感通道蛋白的特殊物质。它就像个自带光控开关的小门，在蓝光照射下，其中一种光敏蛋白把门打开，带正电的离子冲进神经元，将其激活；在黄绿光照射下，另一种光敏蛋白作为离子泵开始工作，使带负电离子进入神经元，让其休眠。 其中，彼得和格奥尔格两位教授最早在藻类里发现并验证了“光控离子小门”的真实存在，相当于找到了遥控器的核心芯片；此后，卡尔教授作为神经科医生，将藻类蛋白成功移植至哺乳动物的大脑神经元上，2005年，他所在的斯坦福团队首次用蓝光精准控制了活体小鼠的特定神经元，光遗传学技术正式诞生，相关成果还刊于《自然神经科学》。 “神经元离子通道（钠离子、钾离子、钙离子等）的开关可以控制神经元放电，科学家们发现，藻类对光敏感，蛋白表达在神经元上，有光就仿佛给离子装了‘开关键’，神经元放电时就会流入或流出离子。” 张嘉漪通俗地解释，“简言之，可以通过光的开关，使神经元实现兴奋或抑制，也即活跃不活跃。” 早在2008年，张嘉漪作为研究生跟随导师与卡尔教授合作，“当时我对他们的工作非常感兴趣，可以用光来激活、记录神经元工作，并在导师的指导下完成了名为‘用于光敏化脑组织神经活动光学刺激与时空电学记录的集成设备’论文。”记者同时获悉，这篇引用率相当高的论文，张嘉漪是第一作者，“新科”诺奖得主卡尔教授是通讯作者。 有了光控离子通道和光遗传学，科学家们可以解析不同脑区的功能。专家举例，与运动相关的有两类神经元，一类负责启动运动，一类负责停止，光遗传学可以“圈划”出不同脑区不同神经元分别具有什么功能，以此让人类更好地认知大脑。 三位诺奖科学家的核心成果，用一句话来概括，即‌给大脑装了一个能用光精准控制的“神经元遥控器”，彻底改写了人类研究大脑的方式。 这项听起来深奥的技术，并非停留在实验室阶段的空谈。上海交通大学医学院附属仁济医院神经内科主任王刚介绍，针对抑郁症、癫痫、帕金森等传统药物难根治的神经疾病，光遗传学在精准神经调控疗法上正在展现其优势。“虽然现阶段仍属于动物试验的基础研究，但它将神经元核团与行为学特征紧密联系在一起，未来能引导我们发掘更深层的病因。” 王刚说，如小鼠表现出恐惧行为时，作用的神经元会发光，“过去，患者的运动功能神经在手术中可以被重新唤醒，我们有电生理记录；未来，更多患者是否能在精准的光定位下得到帮助，减少开颅等有创治疗，针对异常神经元进行调节？” 在他看来，此次诺贝尔奖的颁奖，也是当下人工智能时代对脑科学的再度认可，“脑科学、神经科学对于人工智能发展具有重大意义，在新技术手段的帮助下，或许相关基础研究和临床应用都将进入全新时代。”

📕作者： 姜艳冬撰 · 更新于 2026-10-06 20:29:36

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📸 记者 赵美丽 摄 · 更新于 2026-10-06 20:29:36