诺贝尔医学奖公布!快速给你说说这三位大佬是干啥的。
简单说就是:给大脑插上光纤,用几束蓝光像按遥控器一样精准操纵神经元的开与关。
它对于治疗帕金森、抑郁症、成瘾都有巨大的帮助,甚至还是脑机接口公认的下一代技术!
10 月 5 号,瑞典卡罗琳医学院把今年的生理学或医学奖颁给了三个人:美国斯坦福大学的卡尔・戴塞罗思、德国柏林洪堡大学的彼得・黑格曼,还有德国的格奥尔格・内格尔。
奖金 1200 万瑞典克朗,三人平分。
这三位的分工很有意思。黑格曼和内格尔是搞基础发现的,戴塞罗思是把发现变成工具的。
故事得从一种池塘里的绿藻说起。这种叫莱茵衣藻的单细胞生物,没有眼睛,只有一个叫眼点的小橙点,但它能在半毫秒内对光做出反应,追着光跑。这个速度比人眼感光快了二十多倍。
黑格曼从上世纪九十年代初就盯上了这个现象,他猜这里面一定有一种蛋白质,既能感光又能直接打开离子通道,不需要中间那一大串化学反应。
但这个猜想在当时没人信,因为已知的离子通道没有一个能自己对光起反应。
黑格曼折腾了十几年,到 2000 年前后,借助日本团队测出的衣藻基因序列,他和内格尔终于锁定了两个基因。
内格尔把这两个基因分别注射进非洲爪蟾的卵母细胞,让这些细胞大量生产对应的蛋白质。结果一照蓝光,细胞膜上的通道在 0.2 毫秒内就打开了,带电离子涌进去,产生电信号。
2002 年和 2003 年,他们先后发表论文,把这两种蛋白质命名为通道视紫红质 - 1 和通道视紫红质 - 2。
但这两篇论文刚出来的时候,在神经科学圈子里没溅起多大水花。很多人觉得,不就是搞清楚了池塘里的绿藻怎么晒太阳吗,能有什么用。直到戴塞罗思看到了这篇论文。
戴塞罗思本来是学神经外科的,后来在精神科轮转的时候被病人的痛苦震住了。他发现现有的治疗手段效果差、副作用大,根本原因是对大脑的工作机制了解得太粗。
当时研究大脑的手段就两种:电刺激快但粗糙,一通电附近什么神经元都受影响;药物能靶向但太慢,起效要几十分钟,而神经元之间的交流是毫秒级的。
科学界缺一种又快又准的工具。
2004 年,戴塞罗思给内格尔发了封邮件,要来了通道视紫红质 - 2 的基因材料,塞进了大鼠的神经元里。
结果出人意料地顺利,神经元真的按照这份来自绿藻的图纸,把蛋白质装到了自己的细胞膜上。
同年 8 月的一个凌晨,他的博士生爱德华・博伊登把蓝光打上去,示波器上立刻出现了动作电位 —— 神经元放电了。2005 年这项成果发表在《自然・神经科学》上,光遗传学正式诞生。
到今天,光遗传学已经渗透到神经科学的几乎每一个角落。帕金森病的动物模型里,精准激活运动回路中的特定通路,小鼠的运动迟缓明显改善。
抑郁症、成瘾、焦虑、疼痛、睡眠、食欲、社交行为,这些过去只能观察相关性的问题,现在可以直接做因果验证。
临床上,针对视网膜色素变性导致的失明,已经有临床试验把通道视紫红质类蛋白植入患者视网膜,配合特制的发光眼镜,患者恢复了部分视力,能辨认和抓取桌上的物体。
耳蜗植入也在探索用光代替电刺激,精度会更高。
说到脑机接口,现在主流的方案是用电极采集和刺激神经信号,但电极的问题是接触面积大、信号容易混,而且长期植入会有炎症和瘢痕。
光遗传学如果成熟,理论上可以做到单细胞级别的精准读写,这也是为什么业内把它看作下一代脑机接口的核心技术路径之一。
这次诺奖给我的第一个感触是,基础研究的价值真的没法用短期眼光衡量。
黑格曼研究衣藻趋光的时候,没人能想到这东西能治帕金森。如果当年科研经费评审只看 "有没有用",这个项目大概率拿不到钱。
科学史上这种事反复上演,今天看来最偏门的发现,可能就是几十年后某个领域的关键拼图。
第二点,光遗传学真正改变的不是某一个疾病的答案,而是人类向大脑提问的方式。
过去我们只能观察 "动物做某件事的时候哪些脑区亮了",现在可以主动问 "我只打开这一群神经元,会发生什么"。
相关性和因果性之间那道鸿沟,第一次有了可以跨过去的桥。这种方法论层面的革命,比任何单一疗法的影响都要深远得多。
第三点,从临床转化的角度看,光遗传学目前还处在非常早期的阶段。动物实验做得再漂亮,到人身上还有病毒载体安全性、光纤植入创伤、免疫排斥等一大堆问题要解决。
它确实是下一代脑机接口的有力候选,但离真正走进医院还有不短的路。不过方向已经摆在这儿了,剩下的就是工程和时间的问题。
最后说一句,这三位科学家的故事其实挺简单的:一个人盯着池塘里的绿藻看了二十年,另一个人把绿藻的蛋白质装进了青蛙卵,第三个人把它塞进了神经元。
三拨人,二十年,一束蓝光,照进了人类最复杂的器官。科学有时候就是这么回事,你不知道哪块云彩会下雨,但你得一直抬头看。

