给大脑装了一个“光控开关”

一束光，如何照亮了神经科学的未来

昨天傍晚，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔委员会宣布，将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·戴塞罗思（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·内格尔（Georg Nagel），表彰他们“关于光控离子通道和光遗传学的发现”。

给大脑装上“光控开关”

光遗传学，简单说就是用光来控制神经元。

这项技术的原理并不复杂：科学家从藻类等微生物中找到了一种“光敏蛋白”——通道视紫红质（Channelrhodopsin）。这种蛋白有一个神奇的特性：在蓝光照射下，它会打开离子通道，让神经元瞬间“放电”；光一停，通道就关闭，神经元恢复平静。

通过基因工程手段，科学家把这种光敏蛋白的基因导入特定类型的神经元中，再用光纤把光送到大脑深处——想激活哪个神经元，就用光照哪个；想抑制哪个神经元，就换一种光敏蛋白用黄光照射。

这就像给大脑装了一个“光控开关”。

在光遗传学出现之前，神经科学家研究大脑的方式非常有限——要么用电极刺激，但电极会同时激活周围所有细胞；要么用药物，但药物扩散慢、无法精确定位。光遗传学第一次让科学家能够精确地控制特定类型的神经元，在毫秒级的时间尺度上“开关”它们。

从绿藻到诺贝尔奖：一场跨越二十年的接力

这项技术的诞生，是一场跨越学科和国界的接力。

彼得·黑格曼从上世纪80年代就开始研究藻类的感光机制。格奥尔格·内格尔则专注于将不同生物的光敏蛋白转移到其他细胞中进行测试。21世纪初，两人合作首次证明了藻类视紫红质本身就是一种“光控离子通道”——光受体和离子通道合二为一，这在当时完全出乎科学界的意料。

而卡尔·戴塞罗思则看到了这项发现的巨大潜力。2005年，他带领团队将通道视紫红质导入大鼠的神经元中，首次用光成功触发了神经元的动作电位。这标志着光遗传学作为一项神经科学工具正式诞生。两年后，他又让这种光控开关在活体小鼠的大脑中工作。

此后，戴塞罗思又开发了一系列光遗传学工具，包括抑制性光敏蛋白——用黄光就可以让神经元“安静下来”。蓝光激活，黄光抑制，神经科学家终于有了双向调控大脑的能力。

为什么这项发现如此重要？

光遗传学彻底改变了神经科学的研究方式。

在过去，神经科学家只能“观察”大脑——用电极记录神经元的电活动，推测哪个脑区在做什么。但光遗传学让科学家可以“干预”大脑——精确地激活或抑制某一群神经元，然后观察动物行为发生了什么变化。从“相关性”到“因果性”，这是神经科学方法论上的根本性跨越。

正如诺贝尔委员会主席佩尔·斯文宁松所说：“光遗传学为我们提供了绘制大脑图谱的机会，而这种机会我们曾经只能梦想。”

这项技术已经被全球数千个实验室采用，应用于帕金森病、抑郁症、焦虑症、成瘾、阿尔茨海默病等疾病的研究中。2010年，光遗传学被《自然·方法》评为“年度方法”。

如今，光遗传学正在从基础研究走向临床应用。在脑机接口领域，光遗传学技术弥补了传统电极刺激在生物兼容性和精度上的缺陷，被视为下一代脑机接口的重要方向。

在中国，中科院脑智卓越中心刘真研究员、蒲慕明院士团队已于2026年初建立了新型灵长类光遗传技术，实现了对灵长类大脑皮层的长期精准稳定刺激，为光学脑机接口和视觉假体的研发开辟了新路径。浙江大学在光遗传学脊髓再生、非侵入式光遗传调控等方向也有多项研究成果。

从2002年首次发现光控离子通道，到2005年首次用光控制神经元，再到今天获得诺贝尔奖——这条路走了24年。

光遗传学的故事，是基础研究“好奇心驱动”的经典样本：研究藻类如何感光，看似与人类疾病毫无关系，最终却给了我们一把打开大脑的钥匙。

诺奖季才刚开始

接下来的奖项风向标指向哪里？

每年诺贝尔奖揭晓之前，科学界都会不约而同地把目光投向几项被称为“风向标”的国际大奖。这些奖项虽然不是诺奖的预选名单，但它们各自有不同的评选偏好——有的偏重临床转化，有的看重基础突破，有的关注学术影响力——把它们放在一起看，往往能勾勒出当年科学界最热门的方向。

其中最受瞩目的当数拉斯克奖。这个始于1946年的奖项被称为“美国的诺贝尔奖”，其基础医学研究奖得主后续获得诺奖的比例高达48%。今年拉斯克奖授予了发现食欲素（orexin）的米格诺特和柳泽正史，他们揭示了一种调控睡眠-觉醒机制的关键分子，这一方向此前也被广泛视为诺奖热门。

盖尔德纳国际奖自设立以来，获奖者转化为诺奖得主的比率超过20%。今年它颁给了冷冻电子断层扫描技术（cryo-ET）的发明者沃尔夫冈·鲍迈斯特（Wolfgang Baumeister），这项技术让科学家能够“看到”细胞内分子的三维结构，堪称细胞生物学的一架超级显微镜。

由科睿唯安基于论文引用数据筛选的引文桂冠奖，转化率约18%，今年入选者名单中出现了不少华人科学家的名字：薛其坤（量子反常霍尔效应）、陈志坚（cGAS-STING通路）、黄大卫（OCT技术）等。

沃尔夫奖在物理学和化学领域均有颁发，其物理学奖得主后续获诺奖的比例约为36%。今年沃尔夫物理学奖授予了叶军与Immanuel Bloch，表彰他们在超冷原子系统调控领域的变革性突破。叶军也因此成为继吴健雄之后第二位获此殊荣的华人科学家。

当然，风向标也不是百发百中。它们各自看重的维度不同——拉斯克奖偏临床转化，盖尔德纳奖偏基础突破，引文桂冠奖偏学术影响力，沃尔夫奖偏长期贡献——而诺奖则有“最多三人”“不授逝者”“奖励最初发现”等独特规则，最终结果往往出人意料。但这些奖项共同指向的，往往是那些已经经过时间检验、对学科产生深远影响的工作。

至于今年哪些方向最有可能在接下来的物理奖和化学奖中获奖，我们不妨根据这些线索，做一个大胆的预测。

今年华人科学家表现格外亮眼

尽管今年生理学或医学奖的最终获奖者中没有华人科学家，但今年有数位华人科学家进入各大诺奖预测榜单，是近年来华人科学家在诺奖预测中最为集中的一次亮相。

物理学方向，呼声最高的是中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤。他带领团队于2012年底在磁性拓扑绝缘体薄膜体系中，世界上首次实验观测到量子反常霍尔效应。另一位热门人选是叶军，他主导研制出世界上最精确的光学原子钟，今年获得沃尔夫物理学奖。

生理学或医学方向，卢煜明发现孕妇血浆中存在胎儿游离DNA，开创了无创产前基因检测技术；黄大卫与其他科学家共同发明光学相干断层扫描OCT技术。

化学方向，刘如谦是精准基因编辑的开创者之一，开发出碱基编辑与先导编辑技术；庄小威发明STORM超分辨荧光显微成像技术；邓青云是有机发光二极管OLED的重要奠基人。

能出现在这些预测榜单上的名字，每一个都代表着一项经得起时间检验的科学贡献。诺奖每年只有三个名额，但科学的殿堂从不只有三个座位。