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用光就能控制神經!助繪大腦迴路地圖 諾貝爾獎「I人」得主明年訪台

今年的諾貝爾生醫獎頒給研究「光遺傳學」的3名學者。取自諾貝爾獎官網 zoomin
今年的諾貝爾生醫獎頒給研究「光遺傳學」的3名學者。取自諾貝爾獎官網
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【記者賴昀岫/台北報導】今年的諾貝爾生醫獎頒給研究「光遺傳學」的3名學者,這項看似科幻的技術,如今已成神經科學的重要工具。德國學者黑格曼和納格爾發現可受光控制的特殊離子通道後,美國學者戴瑟羅特進一步應用於神經細胞與動物實驗,成為光遺傳學發展的「臨門一腳」。

戴瑟羅特將於明年3月首度受中研院之邀訪台,曾與他互動的台灣學者觀察,這名「I人」科學家的感性面也很豐沛,呼應其著作《人類情感的億萬投射》。

本文大綱

2026年諾貝爾生醫獎揭曉

2026年諾貝爾生理學或醫學獎今(5)日揭曉,由卡爾·戴瑟羅特(Karl Deisseroth)、彼得·黑格曼(Peter Hegemann)及格奧爾格·納格爾(Georg Nagel)共同獲獎,以表彰3人在「光離子通道與光遺傳學」方面的發現。

🔗 延伸閱讀《2026諾貝爾醫學獎揭曉!美、德3學者共享殊榮 憑「光遺傳學」突破點亮神經科學》

諾貝爾生理學或醫學獎委員會主席佩爾・斯文寧松(Per Svenningsson)以一段浪漫的方式形容光遺傳學的貢獻,「光遺傳學提供繪製『大腦地圖』的機會,這是過去所夢寐以求的。」

2026年諾貝爾生理學或醫學獎今(5日)正式揭曉,由美國學者卡爾·戴瑟羅特(Karl Deisseroth)、德國學者彼得·黑格曼(Peter Hegemann)及格奧爾格·納格爾(Georg Nagel)等3名學者共享。取自X@NobelPrize zoomin
2026年諾貝爾生理學或醫學獎今(5日)正式揭曉,由美國學者卡爾·戴瑟羅特(Karl Deisseroth)、德國學者彼得·黑格曼(Peter Hegemann)及格奧爾格·納格爾(Georg Nagel)等3名學者共享。取自X@NobelPrize

光敏感性離子通道發現 戴瑟羅特跨「臨門一腳」

國立陽明交通大學生命科學學院院長兼神經科學研究所講座教授連正章指出,離子通道是細胞膜上的蛋白質,就像一道控制離子進出的門,一般可受到電壓或化學物質控制,而黑格曼等人發現的特殊之處,在於光照射後就能控制離子通道開關,就像透過門的開關讓離子流進流出,所以被稱為「光敏感性離子通道」。

連正章說,黑格曼與納格爾早期從基礎科學出發,發現光敏感性離子通道,但當時還沒有人想到能如何應用;後來戴瑟羅特取得相關DNA,將其表現在培養的神經細胞上,發現一照光,神經細胞竟會產生動作電位,並於2005年發表研究,「Karl Deisseroth臨門一腳把它用在神經科學的應用上」,此後光遺傳學開始廣泛應用於神經科學。

 

戴瑟羅特取得相關DNA,發現一照光,神經細胞竟會產生動作電位。取自諾貝爾獎官網 zoomin
戴瑟羅特取得相關DNA,發現一照光,神經細胞竟會產生動作電位。取自諾貝爾獎官網

光遺傳學已成為實驗室不可或缺的工具

連正章回憶,2005年在美國加州大學柏克萊分校進行博士後研究,回台後意識到這項技術的重要性,便主動聯繫史丹佛大學的戴瑟羅特,向他索取光遺傳學工具的DNA,再與國內研究者合作,以病毒作為載體,使相關蛋白質表現在神經細胞。

為了進一步將技術應用於動物行為研究,連正章後來還將博士生送往當時人在美國國家衛生研究院(NIH)的姚皓傑實驗室,學習如何製作光纖、將光導入大腦並活化特定細胞,團隊於2016年發表第一篇使用光遺傳學的研究,現在光遺傳學已成為實驗室不可或缺的工具,「我每年的每一篇paper,全部都會用光遺傳學」。

 

連正章說,現在光遺傳學已成為實驗室不可或缺的工具。取自諾貝爾獎官網 zoomin
連正章說,現在光遺傳學已成為實驗室不可或缺的工具。取自諾貝爾獎官網

光遺傳學可像「開關燈」控制神經細胞

曾與戴瑟羅特共同發表論文的台大腦與心智科學研究所副教授姚皓傑則指出,大腦擁有超過800億個神經細胞,彼此形成極為複雜的神經網絡,光遺傳學則讓研究人員能選定特定的神經細胞或迴路,再像「開關燈」一樣快速控制其活動;例如控制與運動相關的細胞時,「一閃這個光的時候老鼠就開始跑動,光一停下來老鼠就停下來」。

姚皓傑指出,這項技術最大的優勢,在於可以專一性調控特定神經細胞,幫助研究人員驗證神經迴路與行為間的因果關係。也就是說,研究人員不只能看到某群神經細胞在特定行為發生時跟著活化,更可以主動控制這些細胞,確認是否真的會造成行為改變。

 

一閃這個光的時候老鼠就開始跑動,光一停下來老鼠就停下來。取自諾貝爾獎官網 zoomin
一閃這個光的時候老鼠就開始跑動,光一停下來老鼠就停下來。取自諾貝爾獎官網

台灣團隊持續合作研究

中央研究院生物醫學科學研究所助研究員林宛蓁與戴瑟羅特實驗室的合作更是「現在進行式」,會定期開會並共同進行合作研究,其所在的中研院,將於2027年3月初邀請戴瑟羅特來台,參與「中央研究院化學生物講座」。

林宛蓁分享,現行光遺傳技術的應用,已有研究將光敏感離子通道應用用於盲人視覺,讓光離子表現在視網膜上,並藉由特製眼鏡,可以獲得部分視力;失聰者的人工耳蝸及癲癇控制,目前也有團隊試圖在這方面找到突破。

 

現行光遺傳技術的應用,已有研究將光敏感離子通道應用於盲人視覺。示意圖,林林攝 zoomin
現行光遺傳技術的應用,已有研究將光敏感離子通道應用於盲人視覺。示意圖,林林攝

戴瑟羅特兼具嚴謹與感性 台學者形容是「I人」

至於這位新科諾貝爾獎得主私下是什麼樣的人?林宛蓁觀察,除了研究上的嚴謹,他也有相當感性的一面,從其著作及不同研討會演講中都能感受到,「我覺得他是兼顧研究上的嚴謹跟感性」,面對科學仍懷抱情懷,這點從其著作《人類情感的億萬投射》可窺見一二,替該書中文版撰寫推薦序的連正章則形容,戴瑟羅特是「I型人格」;姚皓傑也說,曾在研討會上觀察,戴瑟羅特總是安靜地待在角落,且似乎自帶一個讓人難以親近的「氣場」。

 

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# 諾貝爾生醫獎 # 光遺傳學 # 腦神經 # 中研院
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