■ 本报记者 王妍妍

　　如果给头脑中的睡眠、情绪、语言等相关神经细胞装上一个个“开关”，打开后，人们是不是就可以“一秒入睡”“一秒开心”？

　　2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·戴瑟罗思（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel），表彰他们在“光控离子通道与光遗传学”上的发现。离子通道，就是细胞的“开关”，从这些“开关”进出的离子，决定了细胞是兴奋还是安静。而光控离子通道，则是受特定波长的光控制的“开关”，将它们通过光遗传学技术“安装”到生物体内，就能用光来控制相应的生物行为。

　　在光遗传学技术出现之前，科学家研究大脑主要靠电和药。“脑细胞对电信号敏感，用电刺激是有效的刺激方式。”中国科学院院士、浙江大学医药学部主任段树民解释。但电不具特异性，往往会刺激到目标细胞周围所有的神经细胞，难以精准研究某类精神疾病对应的神经环路；药物则见效慢，也难以选择性作用在特定神经元，容易产生副作用。

　　因此，只影响被装上“开关”的细胞，不打扰周围的“邻居”的光遗传学技术，成为神经科学研究领域的理想技术。

　　此次获奖的三位科学家合力让这种技术成为可能。彼得·黑格曼与格奥尔格·纳格尔从绿藻中找到一类可以受特定波长光控制而开合离子通道的蛋白，像是一个“光控开关”；卡尔·戴瑟罗思则率先把这种植物中发现的“光控开关”通过遗传学手段，装进神经元，让光真正“指挥”起神经活动。

　　在应用层面，大脑是光遗传学技术最具想象力的“舞台”。“目前，八成以上的脑科学研究实验室会用到光遗传学技术。”段树民说，在他团队的实验室里，有一幕颇具科幻感：黑暗的箱体内，小鼠在头顶蓝光亮起时瞬间进入睡眠状态，光熄灭后，小鼠又立刻清醒。运动、记忆、情绪、睡眠、成瘾……借助这束光，科学家得以逐条验证神经环路和行为的因果关系。“未来，该技术和脑机接口技术配合，还可以更精确地处理更多复杂信号。”

　　而光遗传学技术的用武之地，并不独属于大脑。“理论上，心肌细胞、胰岛细胞、免疫细胞乃至肿瘤细胞，都可以表达不同的光控模块。”浙江大学生物医学工程与仪器科学学院副院长许迎科介绍，这意味着该技术未来有望参与心律调节、代谢疾病、激素分泌、免疫治疗与组织再生等众多领域。

　　他举例，先天性高胰岛素血症患者的胰岛β细胞可能长期处于异常兴奋和钙离子升高状态，导致胰岛素过度分泌。该团队尝试建立一套“闭环”的光遗传调控系统。这个系统就像“恒温器”，平时静默，只在感知到异常钙信号、细胞状态偏离正常范围时才自动启动光控干预，恢复正常后又自动减弱，从而把胰岛素分泌稳稳“控”在合理区间。目前，该项目正处于细胞和动物模型的验证阶段。

　　“不过，作为基础研究工具，光遗传学已经非常成熟；但要直接治疗深部脑疾病或精神疾病，距离常规临床应用还比较远。”许迎科坦言。

　　目前，“跑”得最快的是眼科领域——光遗传学技术已进入早期人体临床验证阶段。许迎科解释，眼睛本就是感光器官，表达光控蛋白的相关载体可直接注入眼球，光也容易到达视网膜，比深部脑组织更适合作为研究应用的突破口。

　　这项技术通过基因递送，让视障患者残存的感光细胞表达感光蛋白，再配合特制眼镜，将外界图像转成特定波长的光信号。部分视障患者由此重新“看”到了世界，能够发现并定位物体，找到家门口，沿线行走。此外，基于光遗传学技术的人工耳蜗、心脏起搏与除颤器等器件，也已在临床前研究中积极推进。

　　“在风险可控的前提下，光遗传学技术有望在不久的将来造福人类。”段树民对此乐观其成，但也提醒，光遗传学涉及基因操作，伦理层面仍值得商榷。

　　许迎科则认为，除此之外，该技术落地还有一系列技术难题亟待攻克。例如，如何让光进入不透明的大脑，以尽可能小的损伤送达正确位置？如何把光敏蛋白基因准确送到正确的细胞？又如何让整套系统长期稳定、按生理需要自主运行？

　　“对普通人来说，光遗传学并不一定意味着一种明天就能投入使用的‘光照治疗’，而是正在改变我们理解疾病和寻找治疗靶点的方式。”谈及新技术何以造福人类，许迎科充满期待。