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　　让光成为神经元的开关 光遗传学解锁大脑秘密。人脑虽然只有1.3千克，却承载着记忆、梦境、创造力以及各种情感，并控制着呼吸、心跳和睡眠。一个多世纪以来，科学家们一直在尝试绘制九游app大脑的“地图”，但传统方法往往只能揭示某个脑区与某种功能的关系，难以进一步确定具体是哪类神经细胞在发挥作用，更难证明它们是否直接导致了某种行为。

　　科学家曾梦想为神经细胞装上“开关”。今天，美国科学家卡尔·戴塞洛特、德国科学家彼得·赫格曼和德国科学家格奥尔格·纳格尔因在光控离子通道和光遗传学方面的发现，荣获2026年诺贝尔生理学或医学奖。他们的研究使科学家能够给神经元装上“光控开关”。他们从一种会追逐光线的单细胞藻类出发，发现了能够被光打开的离子通道，并将这种来自藻类的蛋白质用于控制神经细胞。由此诞生的光遗传学让科学家能够在活体大脑中以毫秒级速度精准控制特定神经细胞。

　　这一切始于赫格曼的好奇心。20世纪90年代初，他对莱茵衣藻为什么能够朝着光线游动产生了兴趣。这种单细胞藻类表面有一个微小的橙色斑点，称为“眼点”，能够感知光线。实验显示，光打到眼点后仅约0.5毫秒，藻类细胞就会产生电信号，相比之下，人眼从感受到光线到产生相应反应通常需要至少10毫秒。如此迅速的反应让赫格曼猜测，藻类体内可能存在一种特殊蛋白质，既能感受光线又能充当离子通道，把光信号转化为电信号。

　　这一想法起初难以验证，因为相关蛋白质离开藻类细胞后很不稳定。直到莱茵衣藻基因组研究取得进展，赫格曼团队才发现了两个与光感受蛋白相关的基因。随后，赫格曼找到纳格尔合作，将这两个基因分别注入蛙卵细胞，使蛙卵细胞大量产生相应蛋白质。实验结果最九游app终揭示，这些蛋白质本身就是能够被光控制的离子通道。当研究人员照射这些离子通道时，它们打开了，离子流过通道产生电信号。

　　其中一种蛋白质后来被称为“通道视紫红质-2”。它的特别之处在于，只要受到蓝光照射，通道就会迅速打开，带正电的离子随即流入细胞，引发电信号。研究人员把编码通道视紫红质-2的基因导入原本不会感光的人类胚胎肾细胞和仓鼠肾细胞，结果这些细胞也获得了对光的响应能力。戴塞洛特将编码通道视紫红质-2的基因导入培养皿中的神经细胞，使这些神经细胞对光敏感。研究人员利用蓝光触发了快速的神经信号。

　　戴塞洛特将编码通道视紫红质-2的基因导入大鼠神经细胞，结果显示，神经细胞能够正常产生通道视紫红质-2。蓝光一照，它们立即产生神经信号，并把信号传递出去。戴塞洛特的研究小组还将通道视紫红质-2基因导入活体小鼠的大脑，并通过光纤向大脑传递蓝光，从而控制小鼠的胡须运动。这项突破性成果于2005年发表，两年后，他进一步让这种由光控制的“开关”在活体小鼠的大脑中发挥作用，通过光纤向大脑传递蓝光，控制小鼠的胡须运动。

　　这种利用光来控制神经信号的方法如今被称为“光遗传学”。随着技术发展，科学家逐渐发现它不仅能帮助解析大脑神经回路，还可能为神经系统疾病治疗提供新思路。目前，光遗传学已用于研究抑郁症、焦虑症、精神分裂症、阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的神经机制。在临床研究中，科学家还尝试将类似通道视紫红质的蛋白质导入视网膜，帮助视网膜色素变性患者恢复部分视力。一名患者借助特殊眼镜已经能辨认并抓取物体。科学家还希望用光信号替代人工耳蜗中的电信号，更精准地刺激听觉神经。

　　光遗传学从根本上改变了人们研究大脑的方式。如今，科学家能够借助这项技术精准控制特定神经细胞，进一步探索大脑的工作机制，逐步解开大脑究竟是如何工作的这一困扰人类已久的谜题。让光成为神经元的开关 光遗传学解锁大脑秘密。