TL;DR：2026 年諾貝爾生醫獎頒給光遺傳學：讓特定神經細胞製造一種來自綠藻、照光就打開的通道蛋白，研究者就能用光控制那群細胞，看睡眠或記憶會不會跟著改變。在高齡小鼠身上，它協助找到睡眠變零碎背後的一群喚醒神經元，以及這群細胞裡減少的鉀離子通道。截至 2026 年 10 月 9 日，查得的光遺傳學人體試驗集中在視網膜疾病；40 Hz 光與聲音刺激是另一種不使用基因的介入，樞紐試驗結果還沒公布。

我大學時研究過蟑螂腦。這篇談的工具，處理的是腦研究裡一個老問題：看得到變化，不等於知道原因。

老化的大腦有很多變化可以量：有些區域萎縮，有些蛋白質堆積，神經細胞的活動模式也不一樣。難的是下一步。這些變化裡，哪些真的造成了睡不好、記不住，哪些只是跟著一起出現？要分開這兩種情況，只靠觀察不夠，得做實驗：直接改變某一群細胞的活動，看結果會不會跟著變。

光遺傳學讓研究者能在活的動物身上做這件事。今年的諾貝爾生理學或醫學獎，頒給了讓這個工具成形的三位研究者。

光遺傳學能做什麼？

先看一個例子。小鼠的下視丘裡有一群神經元，會分泌下視丘分泌素（hypocretin，又稱食慾素 orexin）。這群細胞跟清醒有關，很早就知道了；不清楚的是，它們放電本身就足以把動物叫醒，還是只是跟著清醒一起出現。

2007 年，史丹佛的戴瑟羅斯（Karl Deisseroth）與德萊塞亞（Luis de Lecea）兩個實驗室合作，讓這群神經元帶上一種光敏感蛋白，再用細光纖把光送到那裡。照光之後，睡著的小鼠更容易醒過來，刺激頻率也決定了醒來要多久。這個實驗回答了前面的問題：這群細胞的活動，足以把動物叫醒。

這就是光遺傳學的基本用法。打開某一群細胞，看它們的活動足不足以引發某個行為；關掉這群細胞，看這個行為需不需要它們。戴瑟羅斯在史丹佛的訪談裡，把這叫作「精準的因果擾動」。他的比喻是，任何十歲小孩想搞懂一個東西，都會去戳它，「我們在戳大腦」。

過去的方法做不到這麼準。諾貝爾委員會的科學背景文件寫到，電生理記錄、損傷研究、藥物與影像，擅長建立神經活動與行為之間的相關，卻缺少在完整迴路裡、以毫秒尺度操控特定細胞類型的精準度。克里克（Francis Crick）在 1979 年和 1999 年都寫過這個需求，1999 年那篇推測「理想的訊號會是光」，也承認這個想法「相當牽強」。委員會把光遺傳學放在一條方法史上：從 1906 年得獎的神經染色，到 1991 年得獎的膜片箝制技術，再到光遺傳學，讓神經科學從「讀取」大腦活動，走到主動「寫入」。

2026 年 10 月 5 日，卡羅林斯卡學院的諾貝爾大會宣布，今年的生理學或醫學獎由史丹佛的戴瑟羅斯、德國柏林洪堡大學的赫吉曼（Peter Hegemann）與烏茲堡大學的內格爾（Georg Nagel）共享，表彰他們「在光控離子通道與光遺傳學的發現」。

綠藻的蛋白質，怎麼變成神經細胞的光開關？

故事從一種單細胞綠藻開始。1990 年代初，赫吉曼研究衣藻（Chlamydomonas）為什麼能朝光游過去，而且反應這麼快。他量到衣藻的眼點受光後大約半毫秒就出現電訊號；人眼從受光到產生電訊號，要經過一長串化學反應，至少十毫秒。他因此推測，衣藻身上可能有一個蛋白質，同時負責感光和讓離子通過。當時已知的離子通道裡，沒有一個能自己對光起反應，這個假說並不被看好。

大約在 2000 年前後，日本研究者公開了衣藻大量基因的序列資料，赫吉曼的團隊從裡面找到兩個長得像感光蛋白的基因，交給擅長量測離子通道的內格爾。內格爾把它們放進青蛙的卵裡量電流，證實這兩個蛋白質真的是照光就打開的離子通道，命名為通道視紫質 1 號與 2 號（ChR1、ChR2）。2003 年的論文報告，ChR2 放進人類胚胎腎細胞，細胞也跟著對光起反應。

接棒的是戴瑟羅斯。他是精神科醫師，到現在仍然看診。他向內格爾要了 ChR2 的 DNA，送進培養皿裡的大鼠神經細胞，照藍光，細胞就放電。他的團隊在 2005 年發表這個結果；2006 年，這套方法被正式命名為「光遺傳學」（optogenetics）；2007 年，他們把細光纖插進活體小鼠的腦，用光控制了鬍鬚的擺動。

通道視紫質是一種嵌在細胞膜上的蛋白質，中間抱著一個叫視黃醛的感光分子。光一照，視黃醛的形狀改變，蛋白質跟著變形，中間的孔道打開，帶正電的離子就流進細胞。內格爾量到，ChR2 照光後 0.2 毫秒內就打開，跟得上神經元放電的節奏：離子流進來，細胞膜的電位升高，超過閾值，神經元就發出一個電訊號。

眼睛的視紫質要經過 G 蛋白訊號鏈；綠藻的通道視紫質本身就是通道 圖一：比較左右兩條路的長短。眼睛裡的視紫質受光後，要經過 G 蛋白、酵素、第二傳訊者幾個步驟，才改變離子通道；綠藻的通道視紫質自己就是通道，所以快得多。時間數字取自諾貝爾委員會的科普說明，視黃醛的構型取自 Ernst 等人 2014 年的綜述。

所以，讓特定神經元製造這種蛋白質，光就能影響它們的活動。這件事比聽起來省事的地方在於，哺乳動物的神經細胞裡本來就有微量的視黃醛，足以讓 ChR2 運作，不必另外補充化合物。需要外加的，是光敏感蛋白的基因。研究者仍然得做三件事：選定要控制的細胞種類，把基因用病毒送進那些細胞，再把光送到腦裡的正確位置。

要讓細胞安靜，用的是反方向的工具。2007 年，戴瑟羅斯實驗室與博伊登（Edward Boyden）的團隊各自把一種古菌的鹵視紫質（halorhodopsin）裝進神經細胞，黃光一照，它就把氯離子打進細胞，讓神經元暫停放電。能開也能關，前面說的兩種因果實驗才做得完整。

Han 與博伊登 2007 年論文圖 6：ChR2 與 Halo 的激發光譜，以及藍光、黃光交替照射下的膜電位記錄 論文原圖：同一個神經元裡同時放了開關兩種蛋白。看 A 圖，藍光管開（ChR2）、黃光管關（Halo），兩條吸收曲線幾乎不重疊，所以能分開控制；看 C 圖，藍光、黃光交替照射時，膜電位跟著一上一下。來源：Han X, Boyden ES. Multiple-Color Optical Activation, Silencing, and Desynchronization of Neural Activity, with Single-Spike Temporal Resolution. PLoS One. 2007;2(3):e299. DOI 10.1371/journal.pone.0000299；PMID 17375185；PMC1808431。CC BY 4.0，僅縮小尺寸，內容未修改。

高齡小鼠為什麼睡不好？

前面那群負責清醒的神經元，十五年後又出現在老化研究裡。2022 年，德萊塞亞的實驗室在《Science》發表研究，論文第一句就是：睡眠品質隨年齡下降，但機制仍不清楚。他們比較 3 到 5 個月大的年輕小鼠，與 18 到 22 個月大的高齡小鼠。這項研究可以分成四步看。

第一步，高齡小鼠的睡眠出了什麼問題。 高齡小鼠的睡眠比較零碎，容易在睡眠中醒過來。研究團隊記錄到，牠們的下視丘分泌素神經元更常出現一陣陣的活動，每一陣都推動一段清醒。

第二步，光遺傳學確認了什麼。 研究團隊用光遺傳學刺激這群細胞，高齡小鼠就醒得更久。光遺傳學在這篇研究裡負責的就是這一環：證明這群細胞一活化，就足以延長清醒。

第三步，相關機制是怎麼找到的。 這一步主要靠其他方法。研究團隊用電生理記錄和組織影像檢查這些老化的神經元，發現它們過度興奮，原因落在一種鉀離子通道：KCNQ2 的數量變少，由 KCNQ2/3 通道負責的「M 電流」減弱。接著用兩個方向驗證。在年輕小鼠的這群神經元裡破壞 Kcnq2/3 基因，年輕小鼠的睡眠就變得像高齡小鼠一樣零碎；反過來給高齡小鼠一種會打開 KCNQ 通道的藥 flupirtine，這群神經元的興奮性降下來，論文的用詞是讓高齡小鼠的睡眠結構「回春」（rejuvenated）。

第四步，為什麼這還不是長輩可用的治療。 flupirtine 原本是止痛藥，歐洲藥品管理局在 2018 年建議撤銷含 flupirtine 藥品的上市許可，理由是嚴重肝損傷的風險，包括肝衰竭。這篇研究證明的是小鼠身上的一條機制；小鼠睡得好，不代表這顆藥適合拿給睡不好的長輩。要變成長輩能用的方法，還得找到安全的做法，並在人身上另外驗證。

早期阿茲海默模型小鼠的失憶：是沒存進去，還是叫不出來？

2016 年，利根川進（Susumu Tonegawa）的實驗室在《Nature》發表另一項研究，用的是早期阿茲海默症的基因轉殖小鼠模型。這些小鼠在情境恐懼記憶測驗裡表現得像忘了：放回曾經受過驚嚇的環境，牠們沒有該有的反應。

研究團隊先用基因標記的方法，在小鼠學習時被活化的海馬迴細胞（存著那段記憶的「記憶印痕細胞」）裝上 ChR2。之後直接用光刺激這群細胞，小鼠就出現了記得的反應。論文的結論是，這些小鼠的問題出在提取，而不是儲存。

他們還發現，在類澱粉斑塊出現之前，這種失憶就隨年齡變得更明顯，同時印痕細胞上的樹突棘密度逐步下降；用光遺傳學在這些細胞的突觸誘發長期增強作用，樹突棘密度和長期記憶都恢復了；若把恢復後的印痕細胞除掉，記憶就救不回來。

這個結果很容易被讀成「失智症患者的記憶其實都還在」。原文能支持的範圍窄得多：這是帶有人類阿茲海默症相關基因突變的小鼠模型、早期階段、特定類型的記憶，而且「用光把記憶叫回來」需要先做基因標記，再在腦裡植入光纖。它回答的是機制問題，人身上沒有對應的做法。

從動物研究到治療，路走到哪裡？

依 ClinicalTrials.gov 的登錄與已發表的文獻，截至 2026 年 10 月 9 日，目前查得的光遺傳學人體試驗集中在視網膜疾病。我在當天用 optogenetic、channelrhodopsin、ChrimsonR、ChronosFP 等關鍵字檢索 ClinicalTrials.gov，找到的十多筆登錄都在眼睛，沒有一筆在腦或耳朵。我的讀法是，眼睛是相對好走的第一站：光本來就照得進去，注射的位置清楚，視力也量得到。本系列上一篇寫的部分重編程第一個人體試驗，同樣是打進一隻眼睛。

最早發表的人體療效證據，是 2021 年在《Nature Medicine》發表的單一病例。一位因視網膜色素病變失明的患者，眼內注射帶有紅光型通道視紫質 ChrimsonR 基因的腺相關病毒，再戴上會發出光脈衝的特製護目鏡。戴著護目鏡時，這位患者只用治療過的那隻眼睛，就能感知、定位、數出並觸摸桌上的物體。

十位受試者的結果，在諾貝爾獎公布後兩天刊出。美東時間 2026 年 10 月 7 日，《新英格蘭醫學期刊》刊出 PIONEER 試驗：10 位因晚期視網膜色素病變失明的受試者，各在視力較差的那隻眼睛接受一次注射。這個試驗在登錄上仍在追蹤中。主要結果是安全性：10 人中有 9 人出現共 34 件眼部不良事件，其中 23 件輕度、10 件中度、1 件嚴重。那件嚴重事件是注射後立刻發生的暫時性視網膜中央動脈阻塞，點藥後幾分鐘內緩解。次要結果裡，10 人中有 7 人的光敏感度上升，幅度從 2 倍到 62.3 倍；作者採用的「臨床上有意義」門檻（約 4 倍）不是試驗方案事先設定的，達到的有 6 人。結論寫的是：在這個小型研究的限制內是安全的，還需要更多研究評估安全性與療效。

內格爾在得獎當天的電話訪問裡說，他一直勸身邊的朋友冷靜，因為「到目前為止，我知道從光遺傳學受益的病人只有一位」，跟抗瘧藥或免疫檢查點抑制劑那種讓大量病人受惠的發現不一樣，所以他以為拿醫學獎還太早。

另一條線是 Nanoscope Therapeutics 的 MCO-010（sonpiretigene isteparvovec，品牌名 MOGENRY），它把光敏感蛋白的基因送到視網膜的雙極細胞。2026 年 9 月，Nanoscope 宣布美國 FDA 已受理它的生物製劑上市申請，適應症是視網膜色素病變合併嚴重視力喪失的成人。受理代表進入審查，還不是核准。

這幾個試驗治的都是遺傳性的視網膜疾病，不是老化。我在登錄裡找到跟老化直接相關的只有一項，2026 年 1 月才開始收案：Bionic Sight 公司的 BS01，用腺相關病毒把一種通道視紫質（ChronosFP）的基因送進眼睛，對象是 50 歲以上、因乾性老年性黃斑部病變造成地圖狀萎縮的患者。這是第一／二期試驗，預計收 40 人，第二階段設有假注射對照組。

耳朵方面，用光遺傳學改良人工電子耳，目前仍停在動物與工程研究。登錄裡有一項用光直接刺激聽神經的人工電子耳研究（NCT05110183），它沒有送入基因，是另一種技術，不屬於光遺傳學。

📊 關鍵數據：光遺傳學的人體試驗（截至 2026 年 10 月 9 日）

  • PIONEER（《新英格蘭醫學期刊》，美東時間 2026 年 10 月 7 日刊出）：10 位受試者；9 人共 34 件眼部不良事件，其中 1 件嚴重且短暫；7 人光敏感度上升（2.0 到 62.3 倍）
  • MCO-010（MOGENRY）：公司 2026 年 9 月宣布獲美國 FDA 受理上市申請，審查中
  • BS01（乾性老年性黃斑部病變的地圖狀萎縮）：第一／二期，2026 年 1 月開始收案，預計 40 人
  • 大腦、耳朵：ClinicalTrials.gov 上查不到送入光敏感基因的人體試驗（檢索詞：optogenetic、channelrhodopsin、ChrimsonR、ChronosFP）

大腦裡的問題，靠的是間接轉譯

這不表示光遺傳學對大腦疾病沒有用處，只是它幫忙的方式多半是間接的。2025 年底，包括戴瑟羅斯在內的 11 位研究者在《Nature Neuroscience》發表一篇路線圖，摘要第二句就寫：許多轉譯途徑並不依賴把光遺傳學直接用在人身上，而是用光遺傳學得到的因果知識，去開發和推進其他治療方式。

巴金森氏症是一個例子。深腦刺激術已經用在病人身上多年，但電極放進視丘下核之後，究竟刺激到了哪些細胞，一直不好釐清。2009 年，戴瑟羅斯團隊用光遺傳學在巴金森模型鼠身上，逐一開關那一帶的各種細胞與神經纖維，發現視丘下核的療效可以用「直接刺激投射到這個區域的傳入軸突」來解釋。2010 年，克萊策（Anatol Kreitzer）實驗室與戴瑟羅斯合作，用光遺傳學證實，基底核的「直接路徑」與「間接路徑」對動作有相反的作用：活化間接路徑，小鼠會出現類似巴金森的僵住與動作遲緩；活化直接路徑，則在巴金森模型鼠身上把這些缺損完全救回來。

前面的睡眠研究也是同一條路：光遺傳學幫忙確認是哪群細胞在推動清醒，接下來要靠藥物或其他方法，而研究裡用的那顆藥本身另有安全問題。

40 Hz 光與聲音刺激，跟光遺傳學是什麼關係？

這條研究線的起點是一項光遺傳學實驗，後來改用光與聲音作為感官刺激，沒有把光敏感基因送進神經細胞。所以人體試驗評估的，是另一種介入。

2016 年，MIT 的蔡立慧（Li-Huei Tsai）團隊在《Nature》發表研究，分兩步做。第一步用光遺傳學，以每秒 40 次的頻率驅動阿茲海默模型小鼠 5XFAD 海馬迴裡的一群中間神經元，腦中的類澱粉蛋白 β 就減少了，其他頻率沒有這個效果。第二步改讓小鼠看每秒閃 40 次的光，方法就換了：光遺傳學是在特定神經元裡裝上光控通道，用光纖直接打開它們；閃光則是讓光從眼睛進去，當成視覺刺激，期待它帶動腦波，神經元裡沒有任何光控通道。這種閃光讓小鼠視覺皮質裡的類澱粉蛋白下降，也減輕了已經有斑塊的小鼠的斑塊量。

之後的小鼠證據並不一致。2023 年，紐約大學布扎基（György Buzsáki）的實驗室用兩種模型小鼠重做，在視覺皮質、內嗅皮質和海馬迴都沒有看到 40 Hz 閃光帶動原本的伽瑪腦波，斑塊數、微膠細胞形態與類澱粉蛋白也沒有可靠的改變；小鼠還會躲開 40 Hz 的閃光。2024 年，蔡立慧團隊在《Nature》提出另一個機制：光加聲音的 40 Hz 刺激，會促進腦脊髓液流入、組織間液流出，也就是「類淋巴系統」的清除，阻斷這個清除途徑，類澱粉蛋白的移除效果就消失。這篇論文的利益衝突聲明寫明，蔡立慧與博伊登是 Cognito Therapeutics 的共同科學創辦人。

Murdock 等人 2024 年論文圖 1：不同頻率刺激下的類澱粉斑塊與腦脊髓液訊號，以及阻斷 AQP4 後效果消失 論文原圖：先看 a 到 d，5XFAD 模型小鼠接受 8、40、80 Hz 的光加聲音刺激，只有 40 Hz 讓類澱粉斑塊減少、腦脊髓液訊號升高；再看 e 到 h，用藥物或基因抑制水通道 AQP4 之後，40 Hz 的效果就不見了。這是小鼠實驗，作者揭露與 Cognito Therapeutics 的利益關係。來源：Murdock MH, et al. Multisensory gamma stimulation promotes glymphatic clearance of amyloid. Nature. 2024;627(8002):149–156. DOI 10.1038/s41586-024-07132-6；PMID 38418876；PMC10917684。CC BY 4.0，僅縮小尺寸，內容未修改。

Cognito 把 40 Hz 光與聲音刺激做成居家裝置，人體證據目前有兩層。

主要結果。 小型的可行性試驗 OVERTURE 收了 76 位輕中度阿茲海默症患者，為期 6 個月，主要臨床指標治療組與假裝置組沒有統計上的差異。論文也寫明，這個試驗的統計檢定力不是為了評估療效而設計。

仍屬探索性的結果。 日常生活功能、簡易心智量表與全腦體積等部分次要指標，達到「名目上」的顯著，也就是沒有經過多重比較校正。這類結果可以用來提出假設，還不能當成療效證據。

還缺的證據。 真正要回答療效的是樞紐試驗 HOPE：隨機、雙盲、假裝置對照，收了 673 人，每天在家使用約 12 個月。試驗在 2026 年 8 月完成，截至 10 月 9 日，登錄上沒有張貼結果，我也沒有找到公司公布的主要結果。公司官網仍稱它為「試驗中的療法」。

Hajós 等人 2024 年論文圖 2：OVERTURE 試驗各項指標的治療組與假裝置組差異 論文原圖：先看第一列，那是試驗的主要指標，兩組沒有差異；下面幾列 p 值較小的，是沒有經過多重比較校正的次要指標，B 到 E 畫出它們隨時間的變化。這是一個不足以評估療效的小型試驗，由 Cognito Therapeutics 出資，多數作者是該公司員工。來源：Hajós M, et al. Safety, tolerability, and efficacy estimate of evoked gamma oscillation in mild to moderate Alzheimer’s disease. Front Neurol. 2024;15:1343588. DOI 10.3389/fneur.2024.1343588；PMID 38515445；PMC10957179。CC BY，僅縮小尺寸，內容未修改。

📊 40 Hz 研究的試驗與量表（截至 2026 年 10 月 9 日）

  • OVERTURE（2024 年發表）：76 人、6 個月。主要指標 MADCOMS 無差異（p=0.683）；次要指標 CDR-SB（臨床失智評分總和）與 ADAS-Cog14（阿茲海默症認知評估）無差異；日常生活功能（ADCS-ADL）、MMSE（簡易心智量表）與全腦體積為名目顯著，未經多重比較校正
  • HOPE（NCT05637801）：隨機、雙盲、假裝置對照，673 人，每天使用 Spectris AD 裝置 60 分鐘、約 12 個月；主要終點 iADMARS（結合 MMSE 與日常生活功能的量表）；2026 年 8 月 17 日完成，登錄最後更新 9 月 9 日，未張貼結果
  • 小鼠研究：2016 年（蔡立慧團隊，5XFAD，Aβ1-40 與 Aβ1-42 減少）、2023 年（布扎基團隊，APP/PS1 與 5xFAD，未見腦波帶動與 Aβ40/42 可靠改變）、2024 年（蔡立慧團隊，5XFAD，類淋巴清除）

目前的證據是：小鼠結果有正有反，小型人體試驗的主要臨床指標沒有分出差異，大型試驗的結果還沒公布。依本文列出的這些證據，直接宣稱 40 Hz 刺激已經能改善失智，超出了證據能支持的範圍。HOPE 的數據公布前，也不能據此說它無效。

怎麼看待這次得獎，以及相關的療效宣稱？

這次諾貝爾獎表彰的是一個研究工具，以及它帶來的因果實驗能力。它在小鼠身上回答了一些具體問題，在人身上走到的是視網膜疾病的早期試驗。得獎本身不代表任何以「光」為名的療法有效。

光遺傳學得獎之後，我預期「光」這個字會被借去用在別的東西上，例如 40 Hz 閃光、紅光或近紅外光照射。它們有沒有效，要看各自的證據。看到這類宣稱，我會先問三件事：

  1. 有沒有把光敏感蛋白的基因送進細胞？ 沒有的話，它就不是光遺傳學。
  2. 光打到哪裡、怎麼打進去？ 光纖插進動物腦裡、護目鏡把光投到接受過基因治療的視網膜，跟從皮膚或頭皮外照射、讓眼睛看閃光，是不同的事。
  3. 證據停在哪一層？ 小鼠、單一病例、小型試驗、大型隨機對照試驗、主管機關核准，每往上一層都要重新證明一次。

這跟本系列第一篇的證據階梯是同一套邏輯：越往上，證據越接近「人真的更健康」。

同樣用到光的四種做法，在基因、光的路徑與證據層級上的差別 圖二：四種都用到光的做法，可以逐欄對照三件事：有沒有送進基因、光從哪裡進去、證據停在哪一層。資料截至 2026 年 10 月 9 日，來源見文末參考資料。

光遺傳學替老化研究帶來什麼？

光遺傳學讓研究者有了更好的方法，去找出睡眠和記憶問題涉及哪些細胞。在高齡小鼠身上，它幫忙指出一群讓動物太容易醒來的神經元；在早期阿茲海默模型小鼠身上，它顯示失去的記憶可能還在，只是提取不出來。

要把這些知識變成安全、有效的人體治療，還需要更多研究：找到能用在人身上的介入方式，確認它的安全性，再用夠大的試驗證明它有效。

這篇是「分子與衰老」系列的第五篇，放在我談沉思與記憶的主題下。系列第二篇談血漿蛋白質預測死亡，收在預測力和因果推斷是兩件事；光遺傳學處理的，正是後面那件事。

補充資料

通道視紫質的分子細節

我們眼睛裡的視紫質，跟綠藻的通道視紫質結構很像：兩者都是七次穿過細胞膜的蛋白質，都在第七段螺旋中間的一個離胺酸上，以希夫鹼鍵抓住一個視黃醛。至於兩者是否來自共同的祖先，Ernst 等人 2014 年的綜述認為資料還不足以判斷。

差別在後面。動物的視紫質抓的是 11-順式視黃醛，照光後變成全反式，啟動的是 G 蛋白訊號鏈：視紫質活化 G 蛋白，G 蛋白活化酵素，酵素改變細胞裡第二傳訊者的濃度，最後才改變離子通道的開關狀態。微生物型的視紫質抓的是全反式視黃醛，照光後轉成 13-順式；通道視紫質這一類，蛋白質本身就是通道，形狀一變，孔道就開了。

內格爾 2002 年的論文報告 ChR1 主要讓質子通過；2003 年的論文報告 ChR2 讓一價和二價的陽離子都能通過，摘要最後一句寫的是：ChR2 可以只靠照光，就讓大大小小的細胞去極化。2015 年，研究者又在另一種藻類找到天然的光控陰離子通道，讓「關」的工具多了一種選擇。

得獎背景

  • 得主與獎金：戴瑟羅斯任職於美國霍華休斯醫學研究所（HHMI）暨史丹佛大學。赫吉曼早年的衣藻研究在慕尼黑近郊馬丁斯里德的馬克斯普朗克生物化學研究所進行，內格爾當時在法蘭克福的馬克斯普朗克生物物理研究所。獎金 1,200 萬瑞典克朗，三人均分。委員會主席斯文寧松（Per Svenningsson）在新聞稿裡說，光遺傳學讓人能用過去只能夢想的方式繪製大腦地圖。
  • 得獎當天的回憶：內格爾在電話訪問裡說，一開始很難，後來是「運氣好，用錯了一些 pH 值偏低的溶液，突然就看到清楚的訊號」。赫吉曼則記得，《Science》當年對這項發現的第一個評語是「來自池塘浮渣的離子通道」。戴瑟羅斯的起點，諾貝爾委員會的科普說明寫到，是他在精神科受訓時看到病人的痛苦，也看到能提供的治療很少真正有效。
  • 名單外的貢獻者：諾貝爾獎每個獎項最多頒給三人。2005 年那篇論文的第一作者是博伊登，現任職於 MIT；內格爾的博士指導教授班伯格（Ernst Bamberg），是 2002、2003、2005 年三篇關鍵論文的共同作者；米森博克（Gero Miesenböck）在 2002 年就率先用基因讓原本不感光的神經元對光起反應，只是他的系統要三個基因合作，反應也慢。光遺傳學拿到的第一個重要獎項，2013 年的大腦獎（The Brain Prize），同時頒給了包括這三位在內的六個人。
  • 訪台：中央社報導，戴瑟羅斯預計在 2027 年 3 月訪台，到中央研究院的化學生物講座演講。

延伸閱讀：非洲鱂魚的終生行為研究

2026 年 3 月，戴瑟羅斯與老化生物學家布呂內（Anne Brunet）的實驗室在《Science》發表研究，從青春期一路追蹤非洲鱂魚（African turquoise killifish）的行為直到死亡；只用年輕時的行為，機器學習模型就能預測個別魚的壽命。這是一個預測研究，沒有使用光遺傳學操控細胞，跟本系列第二篇的血漿蛋白質屬於同一類問題。

Bedbrook 等人 2026 年論文圖 1：非洲鱂魚終生行為記錄系統與資料處理流程 論文原圖：由左到右是資料怎麼來的。每條魚從青春期到死亡都被 24 小時錄影，影像再被拆解成上百種重複出現的「行為音節」；K 是單一條魚一生的行為紀錄。這是行為記錄與預測，不是光遺傳學實驗。來源：Bedbrook CN, …, Brunet A, Deisseroth K. Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging. Science. 2026;391(6790):eaea9795. DOI 10.1126/science.aea9795；PMID 41818367；PMC13165398（作者接受稿）。CC BY 4.0，僅縮小尺寸，內容未修改。

參考資料

諾貝爾官方文件

通道視紫質與光遺傳學的起源

  • Nagel G, Ollig D, Fuhrmann M, Kateriya S, Musti AM, Bamberg E, Hegemann P. Channelrhodopsin-1: a light-gated proton channel in green algae. Science. 2002;296(5577):2395–2398. PMID 12089443. https://doi.org/10.1126/science.1072068
  • Nagel G, Szellas T, Huhn W, Kateriya S, Adeishvili N, Berthold P, Ollig D, Hegemann P, Bamberg E. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(24):13940–13945. PMID 14615590. https://doi.org/10.1073/pnas.1936192100
  • Boyden ES, Zhang F, Bamberg E, Nagel G, Deisseroth K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat Neurosci. 2005;8(9):1263–1268. PMID 16116447. https://doi.org/10.1038/nn1525
  • Deisseroth K, Feng G, Majewska AK, Miesenböck G, Ting A, Schnitzer MJ. Next-generation optical technologies for illuminating genetically targeted brain circuits. J Neurosci. 2006;26(41):10380–10386. PMID 17035522. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3863-06.2006（「光遺傳學」一詞的正式提出）
  • Aravanis AM, et al. An optical neural interface: in vivo control of rodent motor cortex with integrated fiberoptic and optogenetic technology. J Neural Eng. 2007;4(3):S143–S156. PMID 17873414. https://doi.org/10.1088/1741-2560/4/3/S02
  • Adamantidis AR, Zhang F, Aravanis AM, Deisseroth K, de Lecea L. Neural substrates of awakening probed with optogenetic control of hypocretin neurons. Nature. 2007;450(7168):420–424. PMID 17943086. https://doi.org/10.1038/nature06310
  • Zhang F, et al. Multimodal fast optical interrogation of neural circuitry. Nature. 2007;446(7136):633–639. PMID 17410168. https://doi.org/10.1038/nature05744（鹵視紫質，戴瑟羅斯實驗室）
  • Han X, Boyden ES. Multiple-color optical activation, silencing, and desynchronization of neural activity, with single-spike temporal resolution. PLoS One. 2007;2(3):e299. PMID 17375185. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000299（鹵視紫質，博伊登團隊）
  • Govorunova EG, Sineshchekov OA, Janz R, Liu X, Spudich JL. Natural light-gated anion channels: a family of microbial rhodopsins for advanced optogenetics. Science. 2015;349(6248):647–650. PMID 26113638. https://doi.org/10.1126/science.aaa7484（天然的光控陰離子通道）
  • Zemelman BV, Lee GA, Ng M, Miesenböck G. Selective photostimulation of genetically chARGed neurons. Neuron. 2002;33(1):15–22. PMID 11779476. https://doi.org/10.1016/s0896-6273(01)00574-8
  • Ernst OP, et al. Microbial and animal rhodopsins: structures, functions, and molecular mechanisms. Chem Rev. 2014;114(1):126–163. PMID 24364740. https://doi.org/10.1021/cr4003769（11-順式與全反式視黃醛、希夫鹼與離胺酸；綜述）

老化與神經退化相關研究（以下皆為動物研究）

  • Li SB, Damonte VM, et al., de Lecea L. Hyperexcitable arousal circuits drive sleep instability during aging. Science. 2022;375(6583):eabh3021. PMID 35201886. https://doi.org/10.1126/science.abh3021
  • Roy DS, Arons A, Mitchell TI, Pignatelli M, Ryan TJ, Tonegawa S. Memory retrieval by activating engram cells in mouse models of early Alzheimer’s disease. Nature. 2016;531(7595):508–512. PMID 26982728. https://doi.org/10.1038/nature17172
  • Iaccarino HF, et al., Tsai LH. Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia. Nature. 2016;540(7632):230–235. PMID 27929004. https://doi.org/10.1038/nature20587（另有兩則作者更正：2018 年更正 Extended Data 的數據誤植並重跑統計，作者表示結論不變；2024 年為作者姓名更新）
  • Soula M, et al., Buzsáki G. Forty-hertz light stimulation does not entrain native gamma oscillations in Alzheimer’s disease model mice. Nat Neurosci. 2023;26(4):570–578. PMID 36879142. https://doi.org/10.1038/s41593-023-01270-2
  • Murdock MH, et al., Tsai LH. Multisensory gamma stimulation promotes glymphatic clearance of amyloid. Nature. 2024;627(8002):149–156. PMID 38418876. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07132-6（利益衝突聲明：Tsai 與 Boyden 為 Cognito Therapeutics 共同科學創辦人）
  • Gradinaru V, Mogri M, Thompson KR, Henderson JM, Deisseroth K. Optical deconstruction of parkinsonian neural circuitry. Science. 2009;324(5925):354–359. PMID 19299587. https://doi.org/10.1126/science.1167093
  • Kravitz AV, et al., Kreitzer AC. Regulation of parkinsonian motor behaviours by optogenetic control of basal ganglia circuitry. Nature. 2010;466(7306):622–626. PMID 20613723. https://doi.org/10.1038/nature09159
  • Bedbrook CN, Nath RD, Zhang L, Linderman SW, Brunet A, Deisseroth K. Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging. Science. 2026;391(6790):eaea9795. PMID 41818367. https://doi.org/10.1126/science.aea9795（非洲鱂魚；預測研究，延伸閱讀）

人體試驗與轉譯

國際與國內報導

影片

官方發表與得主訪問

光遺傳學入門

與老化、神經退化相關