光敏性藻類給了我們解讀神經細胞的機會

2026 年諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了「光遺傳學（Optogenetics）」——這項技術讓研究人員得以揭示神經細胞如何在活體大腦中形塑記憶、情緒與行為。彼得·海格曼（Peter Hegemann）與格奧爾格·納格爾（Georg Nagel）在一種單細胞綠藻中發現了一種特殊的蛋白質——光敏通道蛋白（channelrhodopsin）。卡爾·戴塞羅斯（Karl Deisseroth）則將這種蛋白質轉化為神經細胞的光控開關。這三位獲獎者為神經科學的新時代奠定了基石。

大腦如何主導情緒、行為與生理功能，長久以來一直是一個謎。在 20 世紀，研究人員開始探索大腦的哪些區域會影響哪些功能，但當時使用的方法無法證明其間的因果關係。當時他們所繪製的大腦圖像就像一張草圖，充滿了問號與未知。如今，這一切正迎來改變。

「光遺傳學提供了一種 mapping（繪製/解碼）大腦的全新契機，這是我們過去只能夢寐以求的，」諾貝爾生理學或醫學獎委員會主席佩爾·斯文寧森（Per Svenningsson）表示。

這一切始於彼得·海格曼的好奇心。他好奇單細胞綠藻——萊茵衣藻（Chlamydomonas）是如何朝向光源游動的。在 2000 年代初期，他與格奧爾格·納格爾在這種綠藻的細胞表面發現了一種具有獨特性質的藻類蛋白：光敏通道蛋白。當它被藍光照射時，蛋白質中間的通道便會開啟。帶電離子隨之流入細胞內，產生電脈衝。他們發現，無論將這種蛋白質放置於何種細胞中，該細胞都會變得對光敏感。

卡爾·戴塞羅斯隨後將光敏通道蛋白的基因引入大鼠的神經細胞中。透過藍光照射這些細胞，他成功誘發了神經訊號。他在 2005 年發表了這項突破性成果。兩年後，他更進一步讓這種神經細胞光控開關在活體小鼠的大腦中成功運作。

這種利用光線控制神經訊號的方法如今被稱為「光遺傳學」，並迅速在全球產生巨大影響。藉由光遺傳學，研究人員得以揭開控制特定記憶、情緒，以及與神經及精神疾病相關行為的神經迴路。在臨床醫學方面，研究人員正嘗試利用此方法來幫助視力受損的人恢復視力。

光遺傳學從根本上改變了我們對大腦的認知。每一天都有新的發現誕生，持續協助人類解開最偉大的謎團之一：我們不可思議的大腦究竟是如何運作的。

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