[2026诺贝尔奖]用光开启和关闭脑细胞…三位“光遗传学”先驱获诺贝尔生理学或医学奖（综合）

by Kim Jonghwa

Published 05 Oct.2026 20:26(KST)

Updated 06 Oct.2026 07:11(KST)

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Deisseroth、Hegemann、Nagel共同获奖…在绿藻中找到“光开关”
以毫秒级精度控制神经细胞…"改变神经科学范式"

仅靠光照，就能开启或关闭活体大脑中的特定神经细胞，从而直接确认哪些神经细胞负责形成记忆、产生情绪以及驱动身体运动。从探索单细胞绿藻趋光运动机制的基础研究起步的“光遗传学（optogenetics）”，成为今年诺贝尔生理学或医学奖的获奖成果。

瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔委员会5日（当地时间）宣布，将2026年诺贝尔生理学或医学奖共同授予美国斯坦福大学教授Karl Deisseroth、德国柏林洪堡大学教授Peter Hegemann和德国维尔茨堡大学教授Georg Nagel。获奖成果为“关于光门控离子通道（light-gated ion channels）和光遗传学的发现”。

2026年诺贝尔生理学或医学奖得主Karl Deisseroth、Peter Hegemann、Georg Nagel（从左至右）。三人因在光门控离子通道和光遗传学方面的发现共同获奖。诺贝尔基金会供图，图片署名：Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

光遗传学是一种利用光调控特定神经细胞活动的技术。将光敏蛋白导入神经细胞后，通过特定波长的光照，就能开启或关闭目标神经细胞。传统电刺激会同时刺激周围细胞，而光遗传学可以选择特定类型的神经细胞，以毫秒（千分之一秒）为单位进行调控。

从绿藻中找到“光开关”

光遗传学的起点并非人脑，而是在水中游动的单细胞绿藻“衣藻（Chlamydomonas）”。这种微生物能够感知光线，并朝有光的方向移动。Hegemann和Nagel研究了参与这一过程的“通道视紫红质（channelrhodopsin）”，发现其受到光照后会打开通道，让离子进入细胞。

朝光移动的单细胞绿藻衣藻。研究人员在研究衣藻感光机制的过程中，发现了响应光照并允许离子通过的通道视紫红质，这一发现后来奠定了光遗传学的基础。诺贝尔生理学或医学奖委员会供图

Deisseroth团队于2005年将通道视紫红质2基因导入哺乳动物神经细胞，并通过蓝光照射，成功以毫秒级精度触发神经细胞活动。在绿藻中发现的感光装置，由此变成了控制脑细胞活动的“光开关”。

在光遗传学领域开展世界一流水平研究的韩国科学技术院生命科学系教授Heo Wondo在解释其与传统电刺激的区别时表示：“电刺激会同时刺激周围大量神经细胞。光遗传学的重要优势在于，可以选择特定神经细胞，以毫秒级精度将其激活。”通过改变光照强度和照射时间等，也能调节神经细胞的激活程度。

光遗传学原理示意图。在特定神经细胞中表达光敏蛋白后，通过光照即可精准调控神经细胞的活动，从而揭示特定神经回路与行为、情绪及认知之间的因果关系。诺贝尔生理学或医学奖委员会供图

借助这项技术，科学家不再局限于观察大脑，而是能够直接开启或关闭特定神经细胞，确认行为如何随之变化。韩国科学技术院脑与认知科学系教授Kim Daesu评价称：“这为拆解神经回路、按细胞类型研究其功能开辟了道路。”

三位获奖者的研究相互衔接。Hegemann和Nagel揭示了绿藻中通道视紫红质的存在及其功能，Deisseroth则将其发展为控制哺乳动物神经细胞的研究工具。

超越脑研究，展现疾病治疗潜力

光遗传学已成为研究记忆、情绪、睡眠、运动等多种脑功能的核心工具。

首尔峨山医院融合医学科教授Kim Junki解释称：“利用光遗传学，不仅可以在实验动物中从细胞和分子层面理解特定脑回路的功能，还能检验有关研发中新药对大脑影响的假设。”这项技术也被用于揭示帕金森病、癫痫、睡眠障碍等神经系统疾病的发病原因，以及验证新的治疗靶点和候选新药。

不过，该技术尚未达到可以直接治疗人类脑部疾病的阶段。Heo教授表示，此次获奖“与其说是因为在临床上取得了诸多进展，不如说其意义更在于为脑科学基础研究作出了重大贡献”。如何将光传递至大脑深处，以及如何将光敏蛋白安全地递送至目标神经细胞等，仍是有待解决的课题。

利用光遗传学开展动物实验的原理。在小鼠的特定神经细胞中表达通道视紫红质2后，通过光纤照射光线，即可精确调控这些神经细胞的活动。诺贝尔生理学或医学奖委员会供图

将这项技术应用于人体的尝试也已启动，视力恢复便是其中的代表性领域。其方法是在感光功能受损患者的视网膜细胞中表达光敏蛋白，使其重新对光产生反应。

韩国科学技术院生命化学工程系特聘教授Lee Sangyeop评价称：“将单细胞微藻的感光蛋白通道视紫红质转化为哺乳动物神经细胞的光开关，体现了这项研究极高的原创性。这是一个由好奇心驱动的基础研究发展为创新生物医学技术的极佳案例。”

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Deisseroth曾于2025年作为峨山社会福利财团评选的第18届峨山医学奖基础医学领域获奖者访问韩国。今年诺贝尔奖奖金为1200万瑞典克朗（约16亿韩元），比2025年的1100万克朗增加了100万克朗。三位共同获奖者将分享奖金。今年诺贝尔奖其余奖项的获奖者将依次公布：6日为物理学奖，7日为化学奖，8日为文学奖，9日为和平奖，12日为经济学奖。

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。