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大脑怎样来操控感觉、行为和身体功用，长期以来一直是个谜。20世纪，研讨人员开端探求大脑的不同功用别离由哪些区域担任，但受办法所限，无法证明其间的因果关系。他们心中的大脑图画，就像一张布满问号的素描线稿。
现在，这一切正在发生改动。北京时间10月5日，瑞典卡罗琳医学院宣告，将2026年诺贝尔生理学或医学奖颁发美国科学家卡尔·戴塞罗思、德国科学家彼得·黑格曼和格奥尔格·内格尔，以赞誉他们在光门控离子通道和光遗传学方面的发现。
诺贝尔生理学或医学奖委员会主席佩尔·文雅宁松说：“光遗传学让我们得以用只能在梦里想象的办法，制作大脑的地图。”
人的大脑，这个仅重约1.3公斤的器官，怎样能装得下幼年的回忆、白日梦和创造力？怎样会发生高兴、爱和妒忌？又怎样来操控心跳、呼吸和睡觉的节律？
曩昔的几十年里，研讨人员成功确认了大脑的哪些区域操控着各种生理功用，但其时的办法相对粗糙，无法证明特定类型的神经细胞直接引发了某种感觉或行为，得到的大脑图画仍像一张短少细节的草图。
弗朗西斯·克里克（1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者）是愿望具有更准确东西的人之一。他想象在活的大脑中激活单个神经细胞，但神经细胞中的信号传递极为敏捷——为了匹配这一速度，他得出结论：使用光可能是抱负的挑选。假如分子生物学家能让神经细胞对光做出必定的反响，或许就能操控神经活动。
20世纪90年代初，彼得·黑格曼提出了一个简略的问题：单细胞的衣藻对光的反响怎样会如此之快？衣藻以向光游动的特性而出名。黑格曼研讨了藻类的眼点，用细小的电极丈量眼点被照亮时发生的电信号：光线抵达后仅半毫秒，电脉冲就呈现了——比其时已知的人眼等生物体系的反响速度快20多倍。
黑格曼只能想到一种解说：衣藻对光的反响进程比人眼简略得多。他由此提出假定：存在一个蛋白质复合物，既能捕捉光，自身又是离子通道。这一假定其时遭到置疑，由于已知的离子通道没有一个能自行对光发生反响。
为验证假定，他企图别离衣藻的光敏蛋白，但这些蛋白一旦脱离眼点就变得不稳定，难以展开研讨。千禧年之交，起色呈现：日本研讨人员制作了衣藻的DNA图谱，公开了数千个基因的暗码。黑格曼小组从中找到了两个与已知捕光蛋白基因高度类似的基因。它们之中，有没有自己要找的蛋白？为此，黑格曼联系了法兰克福马克斯·普朗克生物物理研讨所的格奥尔格·内格尔。
内格尔将两个基因的副本别离注入不同批次的青蛙卵，卵随即开端很多组成两种不知道蛋白质，这些蛋白质散布在卵细胞外表的膜中。内格尔很快证明了黑格曼10年前的假定：新发现的蛋白质正是在光照下即可翻开的离子通道，它们被命名为channelrhodopsin-1（1型通道视紫红质）和channelrhodopsin-2（2型通道视紫红质）。
channelrhodopsin-2对光脉冲的反响激烈且敏捷：通道在0.2毫秒内翻开，带正电荷的离子涌入，发生电信号。他们把该基因导入人类胚胎肾细胞和仓鼠肾细胞，细胞公然变得对光灵敏，一照光就发生电信号。2003年，黑格曼与内格尔宣布研讨结果，提出channelrhodopsin-2可当作强壮的东西，使用光在细胞中触发电脉冲。
随后，斯坦福大学的年青科学家卡尔·戴塞罗思接过了接力棒。他将编码该蛋白的DNA导入培养皿中的大鼠神经细胞，细胞毫无反常地发生了channelrhodopsin-2；蓝光一照，细胞当即反响，激宣布的神经信号还能传给其他细胞。2005年，戴塞罗思小组宣布了这一效果——在培养皿中用光准确触发神经信号，一个决定性的里程碑就此树立。2006年，这种办法被命名为光遗传学。
1年后，戴塞罗思成功激活了活体小鼠大脑中的神经细胞：研讨小组把channelrhodopsin-2基因导入运动皮层（大脑中操控运动的区域）的特定神经细胞，再用一根经颅骨小孔伸入大脑的细光纤照亮细胞，然后操控了小鼠胡须的移动。
2012年，光遗传学起步阶段的另一项闻名效果宣布。戴塞罗思与利根川进（1987年诺贝尔生理学或医学奖获得者）协作，成功激活了回忆构成时树立的特定神经通路形式。研讨者观察到小鼠阅历惊骇时哪些神经细胞构成了对这段阅历的回忆，随后从头激活这些细胞，小鼠虽身处安全环境，仍会表现出惊骇。这是初次准确证明，存储特定回忆要哪一些神经细胞。
光遗传学从根本上改动了人类对大脑的了解：它能提醒杂乱的神经网络中不同的大脑功用由哪些神经细胞操控，阐释神经体系怎么与心脏、肠道等部位的各种细胞相互作用，也加深了人类对抑郁症、焦虑症、精力分裂症、阿尔茨海默病和帕金森病等精力和神经体系疾病的知道。
正在进行的临床试验中，研讨人员测验为因视网膜色素变性而失明的患者康复视力：在一位瞎子的视网膜中植入一品种channelrhodopsin蛋白后，患者康复了部分视力，凭借能发射光线的特制眼镜，已能辨认并抓取桌面上的物体。光遗传学用于改善人工耳蜗，相同值得等待。（中青报·中青网记者 杨洁）
