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。
这是10月5日在瑞典斯德哥尔摩拍摄的2026年诺贝尔生理学或医学奖公布现场。新华社记者 吕优 摄
图片来源于诺贝尔奖官网。研究人员将相关基因导入蛙卵后，蛙卵开始产生离子通道蛋白。当有光照射时，这些通道会打开。离子随即流过通道，产生电信号。
图片来源于诺贝尔奖官网。科学家曾梦想使用一种开关来控制神经细胞。
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。
图片来源于诺贝尔奖官网。研究人员将特定基因导入活体小鼠的大脑。随后他们将一根细光纤植入大脑。当光通过光纤照射神经细胞时会触发一种神经信号，从而引起小鼠胡须的运动。
来源：新华社
值班编校：胡梦婷、徐贵保
值班二审：刘星
值班编委：黄廉文
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