卡尔·戴瑟罗斯、彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔于10月5日星期一获得2026年诺贝尔生理学或医学奖,获奖成果涉及对光敏感的离子通道以及光遗传学。瑞典卡罗琳斯卡医学院表示,位于斯德哥尔摩的该院诺贝尔大会表彰了这些科学家的研究:他们的工作让研究人员能够利用光控制神经信号,从而探索大脑活动及其运行方式。获奖主题既包括离子通道本身的发现,也包括将这种对光的反应转化为研究神经信号的方法,表彰的重点是由此建立的脑科学研究工具。
斯坦福大学确认,该校精神病学、行为科学及生物工程学教授戴瑟罗斯,与柏林洪堡大学的黑格曼及维尔茨堡大学的纳格尔共同获奖。这一荣誉将美国和德国的研究人员联系在一起,他们各自作出的贡献把基础生物学与神经科学连接起来,从对生物体中蛋白质特性的认识,延伸到对大脑神经细胞及其活动的研究。斯坦福的声明也确认了三位共同获奖者及其所属大学,说明这一成果来自两国科研人员的工作。
卡罗琳斯卡医学院将突破的起点追溯到对一种趋向光源运动的单细胞藻类的研究。黑格曼和纳格尔找到了通道视紫红质,这种蛋白质在蓝光照射下会打开离子通道。带电粒子的移动由此产生电信号;把该蛋白质转移到其他细胞中,也会使这些细胞对光敏感。这一过程把外部给予的蓝光与细胞中的电信号联系起来,关键在于光照能够使蛋白质形成的离子通道打开,让带电粒子通过。也就是说,藻类蛋白质的感光特性能够随着转移在其他细胞中发挥作用。
该院介绍,戴瑟罗斯将相关基因导入大鼠神经细胞,再用蓝光触发神经信号,并于2005年发表了这项突破。到了2007年,他在活小鼠的大脑中展示了这种由光控制的开关。上述步骤把一项生物学发现转化为实验工具,使研究人员可以检验特定神经回路如何发挥功能,研究对象也从神经细胞推进到了活体动物的大脑。按该院介绍的时间顺序,先有2005年的神经细胞实验成果,随后才是在2007年让这种光控开关在活小鼠脑内运行的演示。
马克斯·普朗克学会表示,这些光敏通道如同开关,可以控制神经细胞内的信息流动,并且已经改变了基础神经科学研究。卡罗琳斯卡医学院称,科研人员如今利用光遗传学识别与记忆、情绪和行为相关的神经回路,其中包括与神经系统疾病和精神疾病相关的特征。通过这种研究方法,科学家能够把对具体回路的探索与对脑功能的理解联系起来。这里的研究重点是找出与这些功能和疾病相关特征相联系的神经回路,并利用控制信息流动的工具研究它们。
马克斯·普朗克学会指出,这些成果也为医学带来应用可能。卡罗琳斯卡医学院特别提到,研究人员正尝试帮助有视力障碍的人恢复视觉。在该院的介绍中,这些努力属于研究应用,并不是宣布一种新的成熟治疗已经确立。本次奖项表彰的是支撑进一步探索的科学工具;有关视觉恢复的研究因此应理解为正在开展的尝试,而不是已经得到保证的治疗结果。相关医学应用的前景与获奖的基础研究成果需要分别理解:前者仍在探索之中,后者则提供了继续研究所需的工具。
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