刚刚，2026 年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。
斯坦福大学的 Karl Deisseroth（卡尔・戴塞罗斯）、柏林洪堡大学的 Peter Hegemann（彼得・赫格曼）和维尔茨堡大学的 Georg Nagel（格奥尔格・纳格尔）获得今年的奖项。
三人的名字共同指向一项已经彻底改变神经科学研究方式的技术 —— 光遗传学（optogenetics）。
简单来说，这项技术让研究者获得了一种过去难以想象的能力 —— 给特定神经元装上对光敏感的「开关」，再通过不同波长的光，以毫秒级精度控制这些细胞的活动。
光遗传学：从一株绿藻，到控制神经元
大脑中有数百亿个神经元，它们通过复杂的电信号网络共同工作。过去，如果研究者想知道某一群神经元究竟负责什么，可以观察它们活动，也可以用电极刺激一片脑区，但很难精准控制「某一种神经元」。
光遗传学改变了这一点，它将「遗传学」和「光」结合到了一起。
研究者首先利用遗传学方法，让目标神经元表达 Channelrhodopsin 等光敏蛋白。以 ChR2 为例，蓝光照射后，蛋白形成的离子通道打开，带正电的离子流入细胞，改变膜电位，并可以进一步触发神经元产生动作电位。
换一种光敏蛋白，又可以反过来抑制神经元。
因此，研究者不再只能观察「某个脑区活动时，动物做了什么」，还可以主动激活或者关闭一群特定神经元，再观察行为如何发生变化。
这种区别非常关键。
神经科学由此可以进一步从相关关系走向因果关系：究竟是哪群神经元参与了恐惧？哪条神经回路影响奖励？激活一组细胞能不能唤起一段记忆？
今天，从感觉、运动和记忆，到奖励、社交以及精神疾病研究，大量实验都已经建立在光遗传学提供的这种精确干预能力之上。随着光敏蛋白、成像和光学技术继续进步，研究者甚至已经能够在活体大脑中同时记录和操纵特定神经元。
一项最初来自绿藻如何感受阳光的基础研究，就这样最终变成了研究大脑的「遥控器」。
给脑机接口寻找新的「写入」方式
当谈到脑机接口，人们最熟悉的通常是「读取」。
电极记录神经元产生的电信号，算法从中识别运动意图，再把结果转换成光标移动、机械臂控制或者文字输出。从大脑到计算机，完成了一次信息的「读出」。
但真正的双向脑机接口还有另外半边：计算机怎样把信息重新「写回」大脑？
目前，这类反馈通常依靠电刺激完成。例如刺激感觉皮层，让使用机械臂的人获得一定程度的触觉反馈。
光遗传学提供了另一种可能。
和电刺激相比，它最大的特点之一是能够通过遗传学手段选择具体的细胞类型，再以很高的时间和空间精度进行激活或抑制。
研究者因此可以设想一种更精细的闭环：系统先读取神经活动，由算法实时分析脑状态，再根据结果，用光刺激特定神经元，把信息重新送回神经系统。
2024 年的一篇综述已经把这类系统概括为「optogenetic brain-computer interfaces」，其中可以同时包含记录、计算和光刺激三个环节。
今年发表的一篇综述专门讨论了双光子光遗传学与脑机接口结合的可能性。与传统光刺激一次影响一片区域相比，双光子技术已经能够以单细胞精度瞄准神经元，并同时控制数百个指定细胞，刺激模式还可以实时改变。
如果说过去的脑机接口更多是在学习如何「听懂」大脑，这类技术想解决的，就是如何更精细地「对大脑说话」。
可以说，光遗传学的发展，已经改变了我们与大脑打交道的方式。
这几位诺奖得主，来自哪里？
Peter Hegemann 是柏林洪堡大学生物物理学家，长期研究单细胞绿藻如何感知光线。上世纪末，他在绿藻 Chlamydomonas 中追踪一种此前尚未得到解释的光响应机制，并与 Georg Nagel 展开合作。
Georg Nagel 现任维尔茨堡大学教授。2002 至 2003 年，Nagel、Hegemann 等人先后研究了 Channelrhodopsin-1 和 Channelrhodopsin-2（ChR2），证明这类来自绿藻的蛋白本身就是受到光直接控制的离子通道。其中，ChR2 可以在蓝光刺激下迅速改变细胞膜电位，为后来控制神经元提供了关键的分子工具。
Karl Deisseroth 则是斯坦福大学教授，同时拥有神经科学和临床精神医学背景。2005 年，他的团队将 ChR2 应用于哺乳动物神经元，证明短暂的光脉冲就能以极高的时间精度诱发神经元放电。此后，Deisseroth 又推动光遗传学进入神经环路和行为研究，使它逐渐成为现代神经科学最重要的实验工具之一。
从发现绿藻如何感受阳光，到让神经元拥有可以被人为控制的光开关，Hegemann、Nagel 和 Deisseroth 走过的是一条从基础生物物理学到神经工程的漫长路径。
人类距离真正自由地「读写」大脑仍然很远，但至少在写入这一边，我们已经找到了一种前所未有的精确方法。
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