今年首个诺贝尔奖，颁给了“为大脑装开关”的人

作者：三联生活周刊（微信公号）

10-05·阅读时长18分钟

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在这个人工智能（AI）领域飞速发展的时代，光遗传学的获奖把大家的注意力再次拉回到了人脑这个通过进化而来的超级智能体上。

*本文为「三联生活周刊」原创内容

2026年诺贝尔生理学或医学奖刚刚公布，来自光遗传学领域的3位科学家彼得·黑格曼（Peter Hegemann）、卡尔·迪赛罗斯（Karl Deisseoth）和格奥尔格·纳杰尔（Georg Nagel）获奖。

文｜袁越

当地时间2026年10月5日，瑞典斯德哥尔摩，卡罗琳斯卡医学院诺贝尔论坛举行新闻发布会，宣布将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·迪赛罗斯（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）。（图源：视觉中国）

每个人都希望有自己的空间可以独处，但独处久了又会渴望社交，人类永远在孤独和社恐之间摇摆，其背后的神经机制到底是怎样的呢？

为了搞清这个问题，科学家们决定拿小鼠做个实验。此前已有研究显示，小鼠的下丘脑视前区存在两类神经元。一类叫做孤独神经元，每当小鼠被单独饲养时就会活跃起来。另一类就是社交神经元，每当小鼠和同伴在一起时便会兴奋起来。两类神经元存在竞争关系，当孤独神经元活跃时，社交神经元就会被抑制，反之亦然。

问题在于，这两类神经元是否只是与小鼠的社交行为存在相关性，还是具备明确的因果关系呢？要想回答这个问题，唯一的办法就是特异性地激活某一类神经元，然后观察小鼠的行为变化。

Deisseroth successfully activated nerve cells in the brains of living mice （图源：诺贝尔生理学或医学委员会）

这个思路是研究因果关系的标配，在很多领域都有应用。比如，如果我们想知道基因A是否和疾病a存在因果关系，只需特异性地让基因A失活，然后观察疾病a是否一定如期而至就行了。

但是，这个想法在研究神经元和动物行为之间的因果关系时却存在一个相当棘手的困难。原来，哺乳动物大脑里存在无数种不同类型的神经元，它们相互交织，很难分清彼此。如果用电极来刺激大脑神经元的话，根本无法保证每次都特异性地刺激到同一种类的神经元，却又不会错误地刺激到另一种类的神经元。

另外，电极刺激是一种侵入性很强的技术手段，很难保证小鼠在接受大脑电刺激时还能保持镇定，从而表现出独处或者社交等复杂行为。

本届诺贝尔奖的获奖技术就是为了解决这两个棘手的问题而被发明出来的。

Optogenetic control of neuronal action potentials using light （图源：诺贝尔生理学或医学委员会）

这个技术的缘起来自斯坦福大学的美国科学家卡尔·迪赛罗斯（Karl Deisseroth）于2005年8月14日在《自然/神经科学》（Nature Neuroscience）期刊上发表的一篇论文，证明一种名为ChR2的光敏蛋白可以在哺乳动物神经细胞中稳定地表达，并可以在特定波长的光的照射下驱动神经细胞去极化。

如果用通俗的语言来解释的话，这项技术可以让科学家使用特定波长的光来操纵某一特定类型的神经元。比如在上面提到的案例里，只需先通过基因工程技术在小鼠的社交神经元（或者孤独神经元）里安装这个光敏蛋白，然后用光一照，小鼠的社交神经元（或者孤独神经元）就被特异性地激活了。此时再去观察小鼠的行为，就可以明确无误地知道社交神经元（或者孤独神经元）能否决定这只小鼠到底是喜欢社交还是独处。

迪赛罗斯把这项技术在脑神经科学领域的应用命名为光遗传学（Optogenetics）。这个技术的好处是非常明显的：首先，科学家们可以确保只有某一类特定的神经元会被激活，从而避免信号污染。其次，科学家们可以在不影响哺乳动物正常行为的情况下激活某一类特定的神经元，从而观察神经元与动物行为之间的因果关系。第三，经过改良的光遗传学技术还可以精准地抑制某一类特定的神经元，这就进一步增强了动物行为实验的灵活性。

In vivo optogenetics for control of animal behavior using light （图源：诺贝尔生理学或医学委员会）

如此精妙的实验手段，其背后是多名科学家前仆后继的努力所结出的硕果。最早发现光敏蛋白的是德国生化学家迪特尔·厄斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt），他于1971年在盐沼盐杆菌（Halobacterium salinarum）中发现了一种能够在光照下将质子泵出细胞的光敏离子泵，他将其命名为细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）。

接下来，德国柏林洪堡大学的德国科学家彼得·黑格曼和德国维尔茨堡大学的德国科学家格奥尔格·纳杰尔合作研究绿藻的光敏蛋白，发现了一种光响应时间极快的视紫红质，取名ChR1，相关论文发表在2002年6月28日出版的《科学》（Science）杂志上。第二年，他们又发现了一个新的视紫红质蛋白，取名ChR2，并把该蛋白的基因转入了人细胞，首次实现了人体细胞的光照控制。

之后才轮到迪赛罗斯登场，但他只是把该项技术首次运用到神经细胞中的科学家之一，目前在美国韦恩州立大学工作的华人科学家潘卓华早在2000年即设想过把这种光敏蛋白用于让盲人恢复视力。这个想法当然是相当伟大的，但可惜他没有想到这个方法其实可以被用于神经科学研究，错过了这一千载难逢的机会。

Light sensitivity and rapid electrical response of the Chlamydomonas reinhardtii eyespot （图源：诺贝尔生理学或医学委员会）

这件事再次告诉我们，多个领域的相互合作是现代科学研究的基本范式，而宽阔的视野则是成为一名顶尖科学家必不可少的素质。

总之，在这个人工智能（AI）领域飞速发展的时代，光遗传学的获奖把大家的注意力再次拉回到了人脑这个通过进化而来的超级智能体上。AI固然拥有人脑所没有的超能力，但人脑也有AI所不具备的优点，比如极高的能源效率和自主学习能力，以及与身体的无缝衔接等等。也许未来的AI研究者们能够从人脑研究中获得灵感，进一步弥合两者之间的差距，而人脑研究很大程度上必须仰仗光遗传学这项刚刚诞生了20年的新技术。