新华社斯德哥尔摩10月5日电（记者郭爽 朱昊晨 张馨文）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。
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。
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。
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。
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。
新华社斯德哥尔摩10月5日电（记者朱昊晨 张馨文）瑞典卡罗琳医学院5日宣布，将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家卡尔·戴塞罗思、德国科学家彼得·黑格曼和格奥尔格·内格尔，以表彰他们在光门控离子通道和光遗传学方面的发现。
10月5日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2026年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，三名获奖科学家的照片和名字显示在大屏幕上。新华社记者 吕优 摄
诺奖官网公报介绍，三名获奖者的研究奠定了光遗传学的基础。黑格曼和内格尔在一种单细胞藻类中发现了一种名为通道视紫红质的特殊蛋白质。这种位于细胞表面的蛋白质受到蓝光照射时，其中的离子通道会像门一样打开，使带电离子进入细胞并产生电信号。他们还发现，将这种蛋白质置于其他细胞中，也可以使这些细胞对光产生反应。
戴塞罗思随后将编码通道视紫红质的基因导入大鼠神经细胞，通过蓝光照射成功触发神经信号。他于2005年发表了这一研究成果，并在两年后进一步实现在活体小鼠大脑中利用光控制神经细胞活动。
这种方法被称为光遗传学，它使研究人员能够研究活体大脑中的神经细胞如何影响记忆、感觉和行为，并揭示与神经系统和精神疾病相关的神经回路。三名科学家的研究为神经科学开启了一个新时代，加深了人们对大脑如何运作的理解。
10月5日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2026年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，三名获奖科学家的照片和名字显示在大屏幕上。新华社记者 吕优 摄
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当天在接受新华社记者采访时表示，光遗传学为研究大脑功能提供了重要工具，也展现出临床应用潜力。研究人员已尝试利用这一技术帮助某些视网膜疾病患者恢复部分视觉功能，并用其研究抑郁症、阿尔茨海默病和疼痛等疾病背后的神经机制。
据介绍，戴塞罗思生于1971年，目前任职于美国霍华德·休斯医学研究所和斯坦福大学；黑格曼生于1954年，目前任职于德国柏林洪堡大学；内格尔生于1953年，目前任职于德国维尔茨堡大学。三名科学家将均分1200万瑞典克朗（约合801万元人民币）奖金。
10月5日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2026年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，三名获奖科学家的照片和名字显示在大屏幕上。新华社记者 吕优 摄
2026年10月5日
卡罗林斯卡学院诺贝尔奖委员会决定共同授予2026年诺贝尔生理学或医学奖：
卡尔·戴瑟罗思
美国霍华德·休斯医学研究所和斯坦福大学
彼得·赫格曼
德国柏林洪堡大学
格奥尔格·纳格尔
德国维尔茨堡大学
因其在光门控离子通道和光遗传学方面的发现
2026年诺贝尔生理学或医学奖授予了光遗传学——一种能够展示神经细胞如何在活体大脑中塑造记忆、情感和行为的方法。彼得·赫格曼和格奥尔格·纳格尔在一株单细胞藻类中发现了一种非凡的蛋白质——通道视蛋白。卡尔·戴瑟罗斯将这种蛋白质转变为一种受光控制的神经细胞开关。这些获奖者为神经科学的新时代奠定了基础。
2026年诺贝尔生理学或医学奖授予了光遗传学——一种能够展示神经细胞如何在活体大脑中塑造记忆、情感和行为的方法。彼得·赫格曼和格奥尔格·纳格尔在单细胞藻类中发现了一种非凡的蛋白质——通道视蛋白。卡尔·戴瑟罗斯将这种蛋白质转变为一种受光控制的神经细胞开关。这些获奖者为神经科学开启了一个新时代奠定了基础。
大脑如何控制情绪、行为和身体机能，长期以来一直是个谜。在20世纪，研究人员开始探究大脑的哪些区域会影响哪些机能，但他们所采用的方法使得他们无法证明因果关系。他们对大脑的认知就像一张草图地图，充满了问号和未知之处。如今，这一切正在发生改变。
“光遗传学为我们绘制大脑提供了前所未有的机会，”诺贝尔生理学或医学奖委员会主席佩尔·斯文尼松说。
这一切始于彼得·赫格曼的好奇心。他想知道莱茵衣藻（一种单细胞藻类）是如何能够游向光源的。在21世纪初，他和格奥尔格·纳格尔发现了通道视紫红质，这是一种具有独特特性的藻类蛋白质，存在于细胞表面。当它被蓝光照射时，蛋白质上会打开一个通道。带电的离子随后流入细胞，产生一个电脉冲。他们发现，无论将这种蛋白质放入哪种细胞中，这些细胞都会变得对光敏感。
卡尔·戴瑟罗斯将通道视紫红蛋白基因导入了老鼠的神经细胞中。通过用蓝光照射这些细胞，他能够触发神经信号。他于2005年发表了这项突破性成果。两年后，他成功地在活体小鼠的大脑中实现了这种光控神经细胞开关。
这种利用光来控制神经信号的方法现在被称为光遗传学，它已迅速产生了全球性的影响。通过光遗传学，研究人员能够揭示控制特定记忆、情感和行为的神经回路，这些回路与神经系统和精神疾病相关。在临床医学中，研究人员正尝试利用该方法来恢复视力障碍患者的视力。
光遗传学从根本上改变了我们对大脑的理解。每一天都带来新的发现，帮助我们解开人类的一大谜团：我们令人惊叹的大脑是如何运作的。
插图可用于非商业目的。请注明“© 诺贝尔生理学或医学委员会。插图：马蒂亚斯·卡尔伦”。
插图：2026年诺贝尔生理学或医学奖 (jpg)
插图：绿藻小球藻利用其眼斑感知光线 (jpg)
插图：小球藻基因在蛙卵中的表达 (jpg)
插图：Deisseroth将编码通道视紫红蛋白-2的基因导入神经细胞 (jpg)
插图：Deisseroth成功激活活体小鼠大脑中的神经细胞 (jpg)
插图：小球藻眼斑的光敏性与快速电响应 (jpg)
插图：通道视紫红蛋白-2在非洲爪蟾卵母细胞中的异源表达 (jpg)
插图：利用光对神经元动作电位进行光遗传学调控 (jpg)
插图：利用光对动物行为进行体内光遗传学调控 (jpg)
科普背景：一种光敏藻类蛋白激活了神经科学（pdf）
2026年诺贝尔生理学或医学奖的科学背景（pdf）
卡尔·戴瑟罗斯，生于1971年。1998年获得博士学位，2000年获得医学博士学位，均毕业于美国斯坦福大学。现任美国霍华德·休斯医学研究所和斯坦福大学的D.H.陈教授，生物工程与精神病学及行为科学教授。
彼得·赫格曼，生于1954年。1984年获得博士学位，毕业于德国马丁斯里德的马克斯·普朗克生物化学研究所。德国柏林洪堡大学神经科学高级教授。获奖成果是在德国马丁斯里德的马克斯·普朗克生物化学研究所取得的
格奥尔格·纳格尔，生于1953年。1988年获得德国法兰克福大学博士学位。德国维尔茨堡大学分子植物生理学与生物物理学系分子植物生理学教授。获奖成果是在德国法兰克福马克斯·普朗克生物物理研究所取得的。
奖金金额: 1200万瑞典克朗，由获奖者平均分配。
更多信息: nobelprize.org
媒体联系: Pernilla Witte, +46-8-524 86 107, pernilla.witte@nobelprizemedicine.org 或 Thomas Perlmann, thomas.perlmann@nobelprizemedicine.org, 卡罗林斯卡学院诺贝尔奖委员会秘书长。
