一束光，照进记忆深处

2026年10月5日，诺贝尔生理学或医学奖授予 Karl Deisseroth、Peter Hegemann 和 Georg Nagel，以表彰他们在光门控离子通道和光遗传学领域的发现。

这项改变了神经科学的技术，它的故事并不是从阿尔茨海默病开始的。

甚至也不是从人类大脑开始的。

它始于一种微小的绿色藻类。

从一株追逐光线的绿藻开始

有一种名叫 Chlamydomonas（衣藻）的单细胞绿藻，能够感知光线，并向着光游动。

Peter Hegemann 被一个看似简单的问题深深吸引：

这样一个如此简单的生物，究竟是怎样如此迅速地感知光线的？

多年的研究最终使 Hegemann、Georg Nagel 及其同事发现了一类至关重要的蛋白质——通道视紫红质（channelrhodopsins）。

这是一类非常奇妙的蛋白质。

当光照射到它们时，它们就像细胞膜上的一道道小门一样打开，让带电的离子穿过细胞膜。

换句话说：

光，可以被直接转化为电信号。

后来，Karl Deisseroth 和他的同事提出了一个将改变神经科学的设想：

如果把微生物中的这种“光开关”安装到神经元里，会发生什么？

结果令人惊叹。

当蓝光照射到经过基因改造、能够表达通道视紫红质的神经元时，通道打开，离子穿过细胞膜，膜电位随之改变，神经元便能够产生动作电位。

科学家第一次拥有了一种极其精确的方法，可以利用光来开启——或者关闭——特定的神经元。

这项技术后来被称为：

光遗传学（optogenetics）。

它的重要意义远远超过发明了一种新的实验技术。

它改变了神经科学家能够提出的问题。

过去，研究人员可以观察：

“动物做出某种行为时，哪些神经元会被激活？”

有了光遗传学之后，他们可以把问题反过来问：

“如果我们只激活这些神经元，这种行为会不会出现？”

从相关性走向因果关系，是光遗传学对神经科学最深刻的贡献之一。

这与阿尔茨海默病有什么关系？

乍看之下，两者之间的联系似乎并不明显。

传统的阿尔茨海默病研究主要关注β-淀粉样蛋白、tau蛋白、神经炎症、突触损伤以及神经元死亡。

而光遗传学研究的，则是如何利用光来控制神经元。

但是，当我们的注意力从病理组织中“看到了什么”，转向阿尔茨海默病最根本的问题之一时，这两个领域便相遇了：

记忆究竟去了哪里？

一个人可能渐渐忘记昨天发生的事情，也可能忘记几分钟前别人刚刚说过的话。

再后来，他们可能忘记一条曾经熟悉的路，一个用了几十年的电话号码，甚至忘记站在自己面前的那个人是谁。

这就提出了一个非常深刻的科学问题：

这些记忆真的已经从大脑中被抹去了吗？

还是其中一些记忆其实仍然存在，只是大脑已经失去了通往它们的路径？

记忆丢失，与记忆无法提取，并不是一回事

这是光遗传学给阿尔茨海默病研究带来的最耐人寻味的视角之一。

记忆包含几个不同的过程：

编码（Encoding）——把经历写入记忆。

储存与巩固（Storage and consolidation）——让记忆随着时间得以保存。

提取（Retrieval）——在需要的时候找到它，并重新激活它。

当一个人想不起某件事情时，从外在表现来看，结果似乎都是一样的：

记忆消失了。

但是在大脑内部，造成这种现象的原因却可能完全不同。

一种可能是：

记忆本身已经丢失。

另一种可能则是：

记忆仍然存在，只是正常的线索已经无法把它提取出来。

2016年，Susumu Tonegawa（利根川进）及其同事在 Nature 发表了一项具有里程碑意义的研究。他们使用的是早期阿尔茨海默病小鼠模型。

研究人员识别并标记了小鼠形成某段特定记忆时活跃的海马神经元。

与某一特定记忆相关的一群神经元，通常被称为 记忆痕迹细胞（engram cells）——也就是记忆在细胞层面留下的痕迹。

后来，这些小鼠出现了记忆障碍。

当研究人员使用普通的外界线索来唤起那段记忆时，小鼠看起来已经忘记了。

接下来，研究人员做了一件在过去几乎难以想象的事情。

他们利用光遗传学，直接激活了那些曾经参与形成这段记忆的记忆痕迹细胞。

与这段记忆相关的行为重新出现了。

换句话说：

从行为上看，这段记忆似乎已经消失。
但是在神经环路层面，记忆的痕迹却未必真正消失。

大脑已经无法通过正常方式把它提取出来。

但是，当科学家绕过受损的记忆提取通路，直接激活相关神经元时，这段记忆又能够重新表现出来。

这并不意味着阿尔茨海默病患者所有已经忘记的记忆，都仍然完整地保存在大脑的某个地方。

但是，这项研究证明了一件非常重要的事情：

至少在动物模型的某些疾病早期阶段，“遗忘”可能不仅仅意味着记忆已经丢失，也可能意味着记忆提取失败。

这是两个完全不同的概念。

换一种方式理解阿尔茨海默病

我们常常把阿尔茨海默病想象成一座正在被慢慢拆毁的图书馆。

神经元死亡。

书架倒塌。

一本又一本代表着我们记忆的书，从书架上消失。

这个比喻有它真实的一面。

随着阿尔茨海默病不断进展，突触和神经元确实会受到越来越严重的损伤并逐渐丢失，有些信息最终可能再也无法找回。

但是光遗传学实验提示我们，特别是在疾病早期，情况可能更加复杂。

有时候，

那本书也许还在那里。

只是图书馆的目录系统坏了。

或者，通往那个书架的路已经消失了。

大脑知道那本书曾经存在，却再也找不到它。

如果未来在人类疾病研究中，这一观点能够得到更加充分的支持，它可能会影响我们思考治疗的方式。

我们不应该只问：

怎样防止神经元死亡？

我们还应该问：

怎样让仍然存活的神经环路重新工作？

40 Hz：光遗传学打开的另一扇窗

阿尔茨海默病影响的不只是分子和单个细胞。

它还会扰乱大规模神经网络的节律。

其中一个受到特别关注的节律，就是 γ振荡（gamma oscillation）。

阿尔茨海默病小鼠模型研究发现，对大约 40 Hz 的神经活动进行调控，可以影响γ节律；在某些实验条件下，还能够改善与记忆相关的表现。

这并不意味着40 Hz刺激已经成为阿尔茨海默病的有效治疗方法。

针对人类的研究仍然处于积极探索阶段，动物实验的结果也不能简单地直接转化为临床结论。

真正更有意思的问题是：

阿尔茨海默病患者的认知障碍，有多少来自已经死亡的神经元？又有多少来自那些仍然存活、却失去了正常节律与协调能力的神经元？

想象一下一个交响乐团。

有些演奏者已经离开了舞台。

这就是神经元的丢失。

但是，还有一些演奏者仍然坐在那里。

他们依然能够演奏，只是失去了指挥的节拍，彼此之间无法再协调配合。

如果我们能够恢复这些仍然存活的神经元之间的协调，是否就有可能恢复一部分功能？

光遗传学使科学家第一次能够以如此精确的方式来研究这个问题。

从分子到细胞、神经环路——再到记忆

这也许是2026年诺贝尔奖与阿尔茨海默病之间最深层的联系。

几十年来，阿尔茨海默病研究很大一部分关注的是这样一条病理链：

淀粉样蛋白 → tau蛋白 → 炎症 → 神经元功能障碍与死亡

这些过程极其重要。

但是，一个人的记忆并不是由某一块淀粉样斑块决定的。

记忆来自一个活着的、不断变化的神经系统：

分子
↓
突触
↓
神经元
↓
神经环路
↓
神经网络
↓
记忆
↓
行为
↓
一个人的生命

光遗传学的一项重要贡献，就是让科学家能够在这条链条上选择特定的环节进行干预，然后观察整个系统会发生什么变化。

于是，阿尔茨海默病研究中又多了一个问题。

我们不再只是问：

“怎样减少病理改变？”

我们还可以问：

“怎样保存并恢复功能？”

我们能够用光治疗阿尔茨海默病吗？

目前还不能。

这一点非常重要。

目前有关光遗传学与阿尔茨海默病的大多数研究，仍然停留在细胞和动物模型阶段。

传统的光遗传学通常需要把编码光敏蛋白的基因导入特定的神经元，然后再把光输送到这些细胞。

要在人类大脑深部结构中安全、有效地做到这一点，要比在实验室小鼠身上进行同样的实验复杂得多。

而且，还有一个更加根本的限制：

光遗传学无法让已经死亡的神经元重新活过来。

它不能简单地清除淀粉样蛋白。

它也不会自动消除tau蛋白。

一束蓝光本身，更不可能阻止整个神经退行性过程。

因此，今天光遗传学对于阿尔茨海默病最大的意义，并不是我们已经能够“用光治疗阿尔茨海默病”。

它真正的价值，是帮助研究人员回答：

哪些细胞需要保护？
哪些突触需要修复？
哪些神经环路发生了故障？
哪些神经网络节律值得尝试纠正？

当这些问题逐渐得到答案之后，最终的治疗方法甚至可能根本不需要光。

它可能是一种药物。

可能是基因治疗。

可能是电刺激、磁刺激，或者其他形式的神经调控。

也可能是一种我们今天还没有想到的方法。

首先，光遗传学是一把钥匙——它帮助我们寻找那些真正值得打开的门。

也许最具人性的那个问题仍然是：那段记忆还在吗？

对于科学家来说，记忆痕迹、突触、γ振荡、淀粉样蛋白和tau蛋白，都是科学问题。

但是对于一个阿尔茨海默病患者的家人来说，他们的问题往往简单得多。

当一位母亲已经认不出自己的女儿，

当一个丈夫望着陪伴了自己几十年的妻子，却再也说不出她的名字，

家人真正想问的，也许只有一句话：

“他还记得我吗？”

科学目前还无法给出一个简单的答案。

随着阿尔茨海默病不断进展，神经元和突触可能受到严重损伤，甚至消失。

我们不应该把动物实验浪漫化，然后用一个令人安慰却并没有科学依据的说法告诉人们：所有已经忘记的记忆，其实都永远完整地保存在大脑的某个角落。

但是，光遗传学研究确实揭示了一件重要的事情：

一段无法表达出来的记忆，并不一定等同于一段已经不存在的记忆。

至少在某些动物模型以及疾病的某些早期阶段，即使正常的记忆提取通路已经受到破坏，记忆的痕迹仍然可能存在。

而这，也许正是今年的诺贝尔奖与阿尔茨海默病之间最令人深思的联系。

几十年前，一位科学家只是想弄明白一个看起来并不起眼的问题：

为什么一株微小的绿藻会向着光游去？

这个问题带来了通道视紫红质。

后来，科学家把这种光敏蛋白放进了神经元。

一束蓝光照进大脑。

神经元作出了回应。

最终，这束光照进了与记忆有关的神经环路。

也让我们能够以一种全新的方式，重新提出一个古老的问题：

当一个人遗忘时，记忆究竟去了哪里？

我们还没有最终的答案。

但是，因为有了那束光，

我们已经能够向黑暗深处，再多看一点。