斯坦福大学教授Karl Deisseroth获2026年诺贝尔生理学或医学奖
斯坦福大学生物工程学及精神病学与行为科学教授Karl Deisseroth荣获2026年诺贝尔生理学或医学奖，获奖理由是“其发现促成了光遗传学的诞生，使得在活体大脑中开启或关闭单个神经元的活动成为可能”。他与来自德国柏林洪堡大学的Peter Hegemann以及维尔茨堡大学的Georg Nagel共同分享了这一殊荣。
“我感到无比高兴，因为委员会选出的这三位获奖者涵盖了从早期对藻类的探索一直到先进神经科学实验的全过程，因此该奖项真正体现了这一发现之旅的全貌。” Deisseroth说道。他同时担任斯坦福大学D. H. Chen讲席教授，并在医学院和工程学院任教。
Deisseroth确立了其作为神经科学领域领军人物的地位，这归功于他开发出一种将被称为“视蛋白”的光敏微生物蛋白植入哺乳动物脑细胞的方法，从而实现了利用光线控制特定细胞。
“Karl Deisseroth是现代神经科学界的标志性人物，我很高兴看到他在光遗传学领域的开创性工作获得诺贝尔奖的肯定。” 斯坦福大学校长Jonathan Levin表示，“作为该领域的先驱，Karl与其他获奖者一道，不仅开启了对大脑运作机制的新认知，也为治疗神经系统和精神疾病创造了新的可能。斯坦福大学为拥有这样一位杰出学者而深感自豪。”
当诺贝尔奖委员会于太平洋时间凌晨12:27打来电话时，Deisseroth错过了这通来电。几秒钟后，他妻子Michelle Monje-Deisseroth的手机响了，电话那头只问了一个简单的问题：“请问能和Karl通话吗？”
“我真的太高兴了。我知道我难免有偏袒之心，但他确实彻底改变了神经科学领域，实际上还包括其他好几个领域。” 斯坦福医学中心儿科神经肿瘤学Milan Gambhir讲席教授Monje-Deisseroth说道，“我为他感到无比自豪。”
“我当时相当惊讶，” Deisseroth在谈及获此殊荣时的反应说，“我发现自己大概有30秒钟的时间，完全无法组织语言。那种感觉既令人意外，又让人激动得难以言表。不过，Michelle倒是……一点也不觉得意外。”
在客厅里，四周摆满了书架，上面陈列着各类书籍以及夫妇俩与五个孩子的合影；Deisseroth就在这里接听着记者们打来的一通通电话，谈论着那项表彰他职业生涯中里程碑式发现的公告。他手里端着一个马克杯，上面印着这样一句话：“这就是我的行事风格：我喝酒，而且我博学多识。” 这句话出自电视剧《权力的游戏》，夫妇俩都是该剧的忠实粉丝。他的妻子赶紧补充说明，他喝的其实是咖啡，而且他也确实是个博学的人。
“Karl Deisseroth非凡的创造力以及跨学科融合的能力，为科学家们提供了强有力的新工具，以揭示人类大脑的复杂奥秘；这不仅解答了曾经无法触及的难题，也为全球患者及其家庭带来了希望，” 斯坦福大学医学院Carl and Elizabeth Naumann院长兼负责医学事务的副校长Lloyd Minor说道，“他的工作体现了斯坦福大学医学院的使命：推动基础科学发现，并将这些知识转化为造福全人类的美好未来。我们很高兴能向Karl表示祝贺，这一殊荣他当之无愧。”
斯坦福大学工程学院Frederick Emmons Terman院长Jennifer Widom表示：“Karl Deisseroth荣获诺贝尔奖，有力地证明了他那富有远见的科研理念，即将工程学的精确性与无限的好奇心及人文关怀完美结合。他所开发的光遗传学技术彻底变革了神经科学领域，为探索大脑的复杂性提供了前所未有的工具。在斯坦福工程学院，我们对Karl那种孜孜不倦的求知精神以及致力于改善人类生活的奉献精神深感自豪。”
尽管Deisseroth的父母都分别受过科学方面的训练，父亲专攻肿瘤学，母亲专攻化学，但他曾在2014年告诉《纽约时报》，自己“最初的热爱其实是写作”。他表示，自己原本想做神经外科医生，但在斯坦福医学院进行轮转期间，接触到了精神病科那些经历着截然不同现实世界的患者。这种深刻的体验最终改变了他的志向。
一个新兴领域
“光遗传学是推动发现的引擎。” Deisseroth说道，“它旨在从细胞这一基本层面探究复杂的系统。我们希望在立足于细胞这一基础层面的同时，理解大脑作为一个完整系统如何运作，从而实现复杂的认知、行为和感知过程。我们正着手了解健康的大脑功能，并探究其出现异常的机制。光遗传学的核心原理在于：进行精确的因果性扰动。随后，人们便可探索纠正这些异常的方法。一旦确定了哪些细胞在某种症状的产生或缓解中起关键作用，就可以设计各种方法来精准调控它们的活动。”
在光遗传学问世之前，研究大脑主要依赖两种手段：电刺激和药物。电刺激神经元能引发即时反应，但往往也会同时激活邻近的脑细胞及其他非目标神经回路。此外，虽然电刺激能激活神经元，却无法实现精确抑制。而精确抑制对于研究大脑功能至关重要。
药物的作用同样缺乏精确性。尽管药物能选择性地激活或抑制神经元，却未必能局限于特定的目标回路。而且，药物会在体内广泛扩散且难以迅速清除，因此无法充当理想的“开关”来精准控制神经活动。
光遗传学……旨在从细胞这一基本层面探究复杂的系统。一旦确定了哪些细胞在某种症状的产生或缓解中起关键作用，就可以设计各种方法来精准调控它们的活动。
– Karl Deisseroth
试想一下，如果能在穿梭于活体大脑的神经元中安装“红绿灯”，从而控制神经信号的传递并观察其效应，那会怎样？这项新技术融合了光学、基因工程及其他多种学科。它真正实现了利用光线来控制神经系统中高速传递的信号。蓝光可作为“通行”信号，黄光则作为“停止”信号。这两种信号分别由光敏蛋白介导。
2004年，Deisseroth与几位研究生着手开展这项研究。
该团队对视蛋白进行了基因改造，使其能够在特定的啮齿动物神经元表面表达，并在蓝光照射下触发神经元放电。这项技术于2005年发表在《自然-神经科学》期刊上，如今已成为常规应用。为了提高该方法的实用性，他们设计了一种将超细柔性光纤植入活体啮齿动物大脑的技术，使研究人员能够从远处将光直接照射到特定的神经元或神经回路，从而控制动物的行为。此外，该团队还成功开发出一种受黄光触发的视蛋白，能够抑制神经元的活动。
如今，神经科学家已经能够利用多种颜色的光，在无需直接进行基因改造的情况下调控细胞行为。Deisseroth将该领域随后的进展比作是为“光遗传学交响乐团”增添了新的乐器。
“光遗传学彻底变革了神经科学，”曾担任Deisseroth博士后导师的Nancy Friend Pritzker精神病学与行为科学讲席教授Rob Malenka说道，“它使神经科学家能够以严谨而精妙的方式调控神经活动，这种方式在15到20年前是无法想象的。”
“Karl的研究让我们得以观察单个神经元及各类神经元在产生特定大脑、行为及情绪状态过程中所扮演的角色。” 精神病学与行为科学系主任、Katharine Dexter McCormick与Stanley McCormick纪念讲席教授Laura Roberts表示，“这种能够验证因果关系的能力在神经科学领域几乎是史无前例的，它代表了我们在理解人类体验以及源于大脑的严重疾病方面取得了巨大突破。”
在确立了这项技术后，Deisseroth及其团队利用它研究了包括抑郁症和帕金森病在内的多种脑部疾病。Deisseroth与加州大学旧金山分校的研究员Anatol Kreitzer博士合作，发现了两个在帕金森病中起关键作用的神经细胞回路。
帕金森病是一种影响神经系统的进行性疾病。利用光遗传学技术，Deisseroth和 Kreitzer成功逆转了小鼠的帕金森病症状。Deisseroth还发现了一个控制哺乳动物社交互动意愿的脑回路。随后，他和团队利用光遗传学技术，诱发或抑制了雌性小鼠之间的社交互动。此前，他还曾诱发并缓解过小鼠的抑郁症状。
在斯坦福大学，Deisseroth设立了一项光遗传学培训项目，培训了数千名科学家掌握该技术，并向全球各地的实验室分发了经改造的光敏感蛋白基因样本。光遗传学技术可应用于多种类型的细胞（包括心脏和胰腺细胞），并有望在未来结合基因疗法应用于人类，例如帮助截瘫患者恢复功能。
“斯坦福大学的一个显著特点是，它对真正具有颠覆性的创新持开放态度。” Deisseroth说道，“斯坦福没有森严的等级制度。这使得各种想法能够涌现、传播并被采纳。这里人员与思想的自由流动非常独特。”
“自然界一直让Karl着迷。” Deisseroth 的母亲Louise Deisseroth回忆道，“他从小就对万事万物充满兴趣：无论是观察蚂蚁在地面爬行，还是在海边看海浪翻涌。他对世界充满好奇，并且拥有惊人的专注力。令我印象深刻的是，他不仅尊重知识的学习，更尊重为实现目标所付出的努力与心血。我为他感到无比自豪和高兴。”
“我在接受任何科学训练之前，就已经对大脑产生了浓厚兴趣。” Deisseroth在2021年发表于《神经光子学》期刊的一篇文章中说道，“小时候，我性格有些内向，常会审视自己的内心世界；后来，我逐渐爱上了写作与文学。我对文字和句子如何引发情感共鸣充满好奇，也对语言、大脑与情感之间的互动产生了兴趣——或许正是在那时，我第一次对大脑产生了探究的念头：我们能否研究大脑？能否理解情感的奥秘？不过，当时我对于未来的方向尚无明确的规划。”
后来，Hegemann和纳格尔Nagel的一项发现为这一探索指明了方向：他们在一种单细胞藻类中发现了一种名为“光敏感通道蛋白”的细胞表面蛋白，这种蛋白能让藻类感知光源并向其游动。研究发现，在蓝光照射下，该蛋白会形成一个通道，允许带电离子通过并产生电脉冲。当这种光敏感通道蛋白被引入其他细胞时，这些细胞也随之获得了光敏感特性。
“我记得Karl当时在谈论如何控制神经元，以便通过因果关系验证神经回路在各种大脑功能中的作用。” Monje-Deisseroth说道，“他当时有个非常巧妙的构想，为此阅读了大量关于藻类的学术期刊，甚至还去参加了藻类研究会议！我记得当他亲自进行第一次实验时，那种兴奋劲儿。那是2004年7月初，他的实验室才刚刚起步。能用光来控制神经元活动，这种想法实在太令人兴奋了。”
“关键时刻在于我将藻类基因植入神经元的那一刻。” Deisseroth说道，“当时我正在探索多种利用基因调节神经元活动的方法，这只是其中之一。虽然这是风险最高的一种尝试，但结果证明它效果最好；这给我上了宝贵的一课。后续的开发过程还包含许多步骤，每一步都至关重要。历经数年，这项技术才真正成熟并得以完善。”
“Karl的发现确实具有划时代的意义，堪称突破性进展。这并非仅仅因为他使用了别人已经发现的光敏感通道蛋白基因，更因为他对该基因的活性进行了极其细致入微的研究。” 东京大学神经化学教授Haruhiko Bito评价道。Bito曾在George D. Smith分子与细胞生理学讲席教授Richard Tsien的实验室担任博士后研究员，而Deisseroth当时正是该实验室的一名研究生。“他做研究总是刨根问底、不放过任何细节。他发现，在哺乳动物大脑中，细胞若要借助光敏感通道蛋白实现光敏特性，所需的某种辅助因子是天然存在的。这一发现源于他尝试在不外加辅助因子的情况下进行实验，结果却出奇地成功。这一惊人且出乎意料的发现，使得这种基因工具广受欢迎，并让其他研究人员能够轻松复现。”
“听到这个消息时，我脸上露出了灿烂的笑容。” Malenka说道，“在我看来，他获此殊荣是理所当然的。尽管Nagel和Hegemann发现了光敏感通道蛋白，但Karl几乎是凭一己之力认识到了它的重要性，并摸索出了如何将其应用于科学探索。虽然他们的发现的确意义重大，但如果不是Karl想出如何将其封装进病毒并导入细胞，如何进行工程设计将光线—特别是深入脑组织的深层光线—导入目标区域，并向学界展示其具体用法，那么这项发现恐怕只会沦为一项鲜为人知、虽有趣却几乎毫无影响的成果，最终被束之高阁。”
光遗传学已被证明在神经精神病学以外的领域也很有用。Monje-Deisseroth在她自己的实验室中使用该工具表明，一些脑癌依赖于神经活动来生长。“它一直是我实验室技术库的绝对支柱。” 她说，“这对于我们的发现至关重要。”
“Karl除了是一位非常出色的科学家之外，还是一位令人难以置信的导师。” 麻省理工学院脑与认知科学和生物工程教授、Deisseroth首批研究生之一的Feng Zhang博士说，“当我加入时，实验室总共只有四五个人，但Karl给了我们所需的自由和支持，将光遗传学发展成为神经科学界令人难以置信的工具。我们是一支充满惊人活力、拥有明确目标并矢志将其实现的团队。他还深切关心患有神经精神疾病的患者，并找到一些方法来帮助他们。他非常鼓舞人心。”
当光遗传学的力量变得清晰时，Deisseroth与尽可能多的科学家自由分享他的试剂、方案和知识，以帮助该领域取得进展。他还鼓励实验室成员之间进行对话。 “Karl过去是、现在仍然是非常平易近人的。” Zhang说，“他是一个我可以非常轻松、频繁地交谈的人。在实验室的早期，我们会一起开车去In-N-Out Burger吃晚饭。”
“起初，Karl给人的感觉就像一个冲浪者，轻松随意，但非常谦虚。” Malenka说，“他常常穿着T恤和蓝色牛仔裤，头发凌乱。但他的内心深处燃烧着一种求知的热情以及对发现和成就的热情，这与我见过的几乎任何人都不一样。”
Deisseroth早在其科研生涯之初就已崭露头角。“Karl非常了不起，” Chris Kroeger说道；他与Deisseroth相识时，两人同为斯坦福大学医学院的学生。“在遇到他之前，我见过许多聪明人，但他展现出的才智与深刻的思考能力令我印象极深。他不仅极其聪明、见解独到，还总能提出各种有趣的想法。我当时立刻就认定，他是一位才华横溢的天才。”
“当他在我这里做博士后时，我就知道他前途无量，而且与众不同。” Malenka说道，“他非常聪明，工作极其刻苦，而且极具创造力。但我当时并没有完全意识到他有多么富有远见。”
Scott Delp博士既是Deisseroth的邻居、朋友，也是他的同事；他在2003年Deisseroth结束博士后研究时将其聘入麾下。“当时生物工程系是一个全新的院系，几乎没有教职人员。” Delp说道。他是该系的创系主任，也是斯坦福大学工程学院的James H. Clark讲席教授，同时兼任生物工程、机械工程及骨科手术学教授。“我们当时面向全球进行招聘，Karl是数百名申请者中的一员。他是一位极具创造力的医师-科学家-工程师，最终在与众多资历更深的候选人的竞争中脱颖而出。”
据Delp回忆，Deisseroth在面试前所做的准备工作之一，就是研究面试官们各自的科研工作。“他针对我的研究如何进一步发展提出了很好的建议。当时我就想：‘这家伙对我的研究有着非常独到且深刻的见解。’ 后来我发现，他在面对每一位面试官时都是这么做的。我心想，这正是我们需要的人才，能帮助斯坦福建立生物工程这一全新的学科领域。” Deisseroth目前还担任斯坦福大学“吴蔡人类机能联盟”（Wu Tsai Human Performance Alliance）的主任。
透明脑组织
Deisseroth随后开发了一项名为CLARITY的技术，能够在实验室中使脑组织变得透明，从而实现高分辨率成像。2013年，Deisseroth与麻省理工学院脑科学与人类行为学教授Kwanghun Chung博士利用水凝胶制作出了透明的小鼠大脑。由于大脑中的脂质会阻挡光线，Deisseroth及其团队发明了一种方法，在保留结构和分子信息的同时，用透明水凝胶置换这些脂质。这一过程不会干扰化学相互作用。目前，他正致力于构建透明的人类大脑。
近年来，Deisseroth及其团队不断完善控制特定神经元群体（即神经元“集群”或“组团”）行为的方法。结合监测和记录神经元集群对实验刺激反应的高级技术，基于集群的光遗传学使研究人员能够“记录”并“回放”与特定感知或运动模式相关的神经元放电模式；通过对实验动物进行训练，甚至可以诱发动物产生某种感知或幻觉。他们利用这些技术精准定位了与“解离”（一种与现实及自身身体脱节的感觉）有关的脑回路，并深入了解大脑如何解读心率加快等生理信号，进而产生焦虑等情绪。
最近，Deisseroth领导团队比较了人类和小鼠大脑对不良刺激的反应，发现两者存在进化上保守的大脑活动模式，这些模式似乎都会引发负面情绪。
2023年11月，Deisseroth与合作团队启动了“人类神经回路计划”。该计划汇集了精神科医生、神经科医生、神经外科医生、麻醉科医生和生物工程师的专业知识，并利用尖端工具来评估认知功能。依托斯坦福医院内的专用设施，该计划利用强大的数据采集基础设施，对大脑活动进行实时处理与研究。Deisseroth介绍说，数据从患者大脑出发，经由植入颅内的电极或体表探测器传输至校园另一端的服务器，再回传给研究人员，整个过程仅需半毫秒。
“医院的这一区域专为刚接受过脑部手术且大脑深处植有电极的患者提供医疗护理，” Deisseroth在一篇宣布该项目启动的文章中说道，“这不仅代表了尖端的医疗水平，也为获取人类大脑的实时数据提供了一个绝佳的来源。”
这种集病房与研究环境于一体的设施内设有一个小型生物实验室，在获得参与者充分知情同意的前提下，可以直接对取自患者大脑的活细胞进行即时分析。这些细胞源自出于医疗目的植入的电极，若非用于研究，它们本会被废弃。
在分析过程中，患者会提供真实的反馈，无论这些反馈是源于巧妙的精神病学访谈，还是仅仅来自于自然的交谈。“没有什么能比得上我们从同类那里获得的实时语言反馈。” Deisseroth说道。
Deisseroth的最终目标是解析大脑运作的机理，从而治疗帕金森病、精神分裂症、自闭症、成瘾、抑郁症和焦虑症等严重疾病。
他希望利用该奖项带来的知名度，进一步提升公众对科学及大脑的理解。
“我希望这能助我更清晰地传播科学，” Deisseroth说道，“迄今为止，我已尽己所能，试图与所有人建立联系，包括那些愿意倾听科学、精神病学及健康相关话题的人。在当下这个时刻，能够与公众进行交流显得尤为重要。”
照顾孩子
当被要求向一个10岁孩子解释自己的工作时，Deisseroth说：“我们可以利用光来开启或关闭大脑中的细胞。我们利用从单细胞生物中获取的小分子来实现这一点。这不是很酷吗？我们能从藻类中提取一种分子，让我只需利用激光拨动开关，就能开启或关闭细胞，或者刺激它们。这就是10岁孩子理解系统的方式：通过‘戳’它。这正是我们在光遗传学中所做的事情。我们在‘戳’大脑。”
Deisseroth自己那个10岁的女儿Sophie在醒来得知这一轰动消息时，表现得非常兴奋。“爸爸，你把所有的奖项都拿遍了！” 她说。
16岁的儿子Hudson则显得更为沉稳。“我会用‘锲而不舍’这个词来形容我爸爸。” 他说，“爸爸是我认识的最勤奋的人之一。只要是醒着的时候，他都会全力以赴去完成所有必须做的事。而且他清醒的时间很长，比大多数人都长。他总是在为某个目标而努力。”
Deisseroth在每个上学日的早晨都要做的一件事就是准备三明治，获得诺贝尔奖的那个早晨也不例外。他为家里剩下的三个孩子准备了六个三明治：四个给儿子Hudson(配料包括牧场沙拉酱、切达干酪、萨拉米香肠和火鸡肉），一个给女儿Sophie（同样配有牧场沙拉酱、切达干酪和肉类），还有一个给女儿Emma(配料为杏仁酱、蜂蜜和肉桂）。给Emma准备葡萄干面包是雷打不动的规矩。
Deisseroth的另一个儿子、18岁的Alexander目前是斯坦福大学的一名大一学生。“我早上7点醒来，看到妈妈发来一条短信，上面写着：‘我们有个好消息！！’于是我打电话过去，她把电话递给了我爸爸。他说：‘我接到了斯德哥尔摩打来的电话。’ 我立刻就明白发生了什么，于是我马上赶了过去。骑车过去只要5分钟。我们都知道他实至名归，而且这一荣誉他早就该获得了。我们为他感到无比自豪。”
当被问及打算如何庆祝这一奖项时，Deisseroth的回答很简单：“继续工作。我们还有许多未知的领域等待探索，也有许多人需要帮助。”
屡获殊荣
Deisseroth目前担任生物工程专业的本科教育主任，同时也是Wu Tsai神经科学研究所和跨学科的斯坦福Bio-X研究所的成员。此外，他还是一位执业精神科医生，专门诊治患有难治性抑郁症和自闭症谱系障碍的患者。
Deisseroth于1971年11月18日出生在波士顿。1992年，他以最优异成绩（summa cum laude）从哈佛大学毕业，获得生物化学科学学士学位。随后，他于1998年获得斯坦福大学神经科学博士学位，并于2000年获得斯坦福大学医学院医学博士学位。他于2004年在斯坦福大学建立了实验室。
2014年，他成为霍华德·休斯医学研究所（HHMI）的研究员。Deisseroth荣获的著名奖项包括：2025年阿山基础医学奖、2023年日本国际奖、2022年路易莎·格罗斯·霍维茨奖、2021年拉斯克基础医学研究奖、2020年海涅根医学奖、2018年京都奖、2017年哈维奖和费森尤斯研究奖，以及2015年的迪克森医学奖、卢里生物医学科学奖和生命科学突破奖。此外，他还获得了《大众科学》杂志颁发的“十大杰出科学家”奖、威廉·M·凯克基金会医学研究奖、迪克森科学奖、美国国家科学院颁发的理查德·朗斯伯里奖、欧洲脑科学奖、庆应医学奖以及马克斯·普朗克学会颁发的祖尔希奖。
他分别于2010年、2011年、2019年和2014年当选为美国国家医学院、美国国家科学院、美国国家工程院和德国国家科学院院士。2013年，他受邀加入巴拉克·奥巴马总统的NIH“脑计划”工作组；该计划正是由他和多位顶尖科学家此前在《科学》杂志上共同倡议发起的，旨在推动开发用于探索大脑的创新工具。
2021年，他出版了文学非虚构类作品《投射：人类情感的故事》（*Projections: A Story of Human Emotions*）。书中，他在急诊室与精神科患者之间那些令人动容的接触经历，成为了探讨人类情感科学原理及其起源的切入点。该书已被翻译成15种以上的语言。
他将大脑称为“宇宙中最复杂的物体”。
