2026年诺贝尔生理学或医学奖公布，光遗传学解码大脑

关于2026年诺贝尔生理学或医学奖的归属问题, 目前人们认为这一奖项实际上是归于光线领域的研究范畴。

北京时间到了十月五号这一天, 瑞典的卡罗琳医学院作出了一个宣布, 这个宣布的内容是把今年的诺贝尔生理学或者医学奖交给三位科学家, 他们是美国那个叫卡尔·戴塞罗思的人, 还有德国那边的彼得·黑格曼, 以及一个叫格奥尔格·内格尔的人, 做出这个决定的原因, 是为了表彰他们在光门控离子通道这个地方做出的发现, 这些发现是开创性的, 同时他们也在光遗传学领域做出了开创性的发现, 诺奖的委员会里面有一个主席叫佩尔·斯文宁松, 他说了一段话, 这段话的大概意思是说, 因为有了光遗传学这种东西的存在, 所以我们人类才可以画出大脑的详细地图, 这种方式是人类只能在梦里才能想象得到的那种程度。

一个1.3公斤器官的千年之谜

人的大脑的重量仅仅大约为1.3公斤, 但是它却装下了童年的记忆、白天的做梦内容还有创造力。它还调控着心跳的速度和呼吸的方式以及睡眠的规律。同时, 它还会产生快乐的情绪、爱的感情以及嫉妒的心理。

在过去过去的几十年里面, 研究人员是陆续地确定了大脑海中的不同部分所对应的生理上的功能。但是所用的方法是比较粗糙的, 所以没有办法证明某一类神经细胞是直接导致了某种感觉或者是行为。当时所得到的大脑图像, 仍然是像一个布满面目的问号素描线稿。

在1962年, 诺奖得主弗朗西斯·克里克曾经产生过一个设想。他觉得, 要是能够在活生生的人脑里面, 把一个单独的神经细胞给激活了。这样就有可能把它的功能, 精确地给解读出来。可是呢, 因为神经信号的传递速度太快了。所以克里克就进行了判断。在他看来, 光是唯一一个能匹配得上这种超高速度的工具。

从藻类眼点到离子通道

在20世纪90年代初期的时候, 那个彼得·黑格曼看中了单细胞藻类衣藻这件事。

这个微小生命体是靠着向着光线游动而闻名于世的, 然后黑格曼是用那种电极来测量它的叫做眼点的部分在被照亮的同时所产生的电信号的, 结果就是他发现从光线接触到那里开始算起, 只过了半毫秒的时间就有了电脉冲出现, 这个速度是人眼的反应速度的二十多倍那么快。

所以他基于此就提出了一个假设的内容是: 有一个蛋白质复合物存在在其中, 它的功能既能够捕捉到光线的信息, 同时它自身还发挥着离子通道的角色。

这个假设在当时受到了质疑, 因为, 已知的离子通道中, 没有一个能够自行对光产生反应。但是, 在千禧年之交的时候, 日本的团队公开了衣藻的全基因组。黑格曼从其中锁定了两个基因, 这两个基因, 与已知的捕光蛋白高度相似。他随即联系了内格尔, 这个人来自法兰克福的马克斯·普朗克生物物理研究所。

内格尔把基因注入到蛙卵之中, 证实了新蛋白在光照的情况下马上就可以把通道打开, 于是把这种蛋白命名为ChR-1和ChR-2。

ChR-2在0.2毫秒这么短的时间里面就会开放, 正电荷就涌入产生了电信号；之后他又把基因导入到哺乳动物的细胞里面去, 结果发现细胞确实变得对光变得敏感了, 只要一照到光就会产生电信号。

一束蓝光点亮神经回路

在2003年这年时间里, 黑格曼还有内格尔这些人物共同发表了相关论文内容, 他们在其中提出了一个观点, 认为ChR-2这个物质是可以作为特定工具来进行使用的, 可以通过使用光照射方式来让细胞内部产生电脉冲。随后斯坦福大学的戴塞罗思接过了这项研究工作的接力棒继续进行深入探讨与工作。

到了2005年的时候, 他将ChR-2基因导入了由大鼠培养而来的神经细胞之中。当蓝光照射在这些实验对象上的时候, 可以发现相应的神经信号被细胞立即激发并且开始传播, 同时这种信号还能够进一步传递给周围邻近的其他细胞结构。

正是在这一系列的过程与发现推动下, 光遗传学这一全新领域才得以正式诞生并得以确立。

在2007年的时间点上, 戴塞罗思他的研究团队就在活的生物体小鼠那里实现了重大的突破成果。他们把ChR-2这个物质导入了运动皮层里面一些特定的细胞, 然后经由颅骨上面打的小孔, 伸入光纤来进行照射操作。这时候观察到, 小鼠的胡须会不由自主地随之产生移动现象。

到了2012年这一年, 他与那位在1987年获得诺贝尔奖奖励的利根川进建立了合作关系。他们重新激活了那些对应于恐惧记忆发生的神经通路。结果发现, 当小鼠身处一个非常安全的环境之中的时候, 仍然表现出了恐惧的反应状态。这是第一次精确证明了哪些具体的特定神经细胞依赖于对应的特定记忆存在。

从实验室走向病床

光遗传学正在改写医学版图这一事情, 在临床试验之中, 研究者把光敏蛋白植入到视网膜色素变性患者的视网膜那里去, 患者借助那个带有发光特性的特制眼镜已经能够辨认并抓取桌子上的物体了, 部分的视力是得以恢复了, 改进人工耳蜗、攻克抑郁症与阿尔茨海默病的研究也在推进。

那张原本画满了问号、看起来有点乱糟糟的大脑素描线稿, 现在终于是有了更清楚明确的笔触了。

更多精彩文章请关注=>金色港湾资讯网 www.fzjsgw.com