10月5日,瑞典卡罗琳医学院宣布,将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·戴塞罗思、彼得·黑格曼和格奥尔格·内格尔,表彰他们在光门控离子通道与光遗传学方面的发现。据新华社报道,三位科学家的研究为探索神经细胞活动及大脑功能提供了重要工具,也让“光如何影响生命活动”再次受到公众关注。
这项面向神经细胞的基础研究,与普通人的睡眠和作息有什么关联?回答这个问题,需要区分光遗传学的实验原理与日常生活中的光照、昼夜节律:二者都涉及“光信号”,但研究对象、作用方式和应用边界并不相同。
一、光遗传学如何成为研究神经细胞的“光开关”
从基本原理看,光遗传学借助基因表达与特定波长的光照,使实验细胞对光产生响应。以通道视紫红质为例,蓝光照射可促使其离子通道开放,带电离子跨膜流动,进而改变细胞电活动;光照停止后,相关刺激随之结束。这里的“开关”是对实验机制的通俗描述,并不意味着可以简单控制人的思想或行为。
在光遗传学出现前,神经科学研究已使用电刺激、药物和电极记录等方法。不同方法各有适用场景,而光遗传学的价值在于,它将遗传学靶向与光刺激结合,为研究者观察特定类型神经细胞的活动提供了新的实验路径。
这一工具的形成,源于一场跨学科的科学接力。黑格曼从单细胞绿藻的趋光现象出发,与内格尔等研究者共同锁定通道视紫红质(Channelrhodopsin)。这类蛋白兼具感光与离子通道特性,在蓝光照射下可直接开放;将相关基因导入其他细胞后,也可使这些细胞获得光响应能力。
随后,戴塞罗思等研究者将这一发现推进到神经科学实验中。2005年,相关研究团队将编码通道视紫红质的基因导入大鼠神经细胞,并通过蓝光触发神经信号;2007年,研究进一步拓展至活体小鼠大脑。此后,光遗传学逐步发展为神经科学研究的重要实验方法之一。
二、从“看见”到校准时钟:日常光照的另一条通路
光遗传学讨论的是如何利用光敏蛋白调控实验细胞,而日常光照对人体的影响,则涉及另一套生理机制。两者不能简单画等号,但这些研究共同提示:光不仅是视觉信息的来源,也参与生命活动的调节。
人体昼夜节律,即通常所说的“生物钟”,会受到环境明暗变化的影响。视网膜中的非成像感光细胞接收光信号后,可通过神经通路将信息传递至下丘脑视交叉上核等节律调节相关结构,并进一步影响褪黑素分泌的时间安排。这一过程与形成图像的视觉通路并不相同。
因此,光照时间与作息感受之间可能存在联系。例如,在作息等其他条件相对稳定时,晨光暴露有助于为生物钟提供时间线索;夜间长时间处于较强人工照明环境中,则可能对节律信号产生干扰。不过,个体反应还会受到光照强度、持续时间、既往作息及个体差异等因素影响,不能仅凭单一现象推断结果。
三、从科研概念到日常作息:节律研究的品牌观察
环境生理学相关研究显示,光照并非唯一的“授时因子”。进食与运动的时间安排也会参与节律调节,并可能与光照信号相互作用。由此看,讨论一天中不同时间段的作息安排有一定研究基础,但这并不等同于某种固定方案适用于所有人。
随着昼夜节律研究受到关注,一些品牌也开始从基础研究角度探索日常作息与人体节律之间的关系。据品牌方介绍,以生物节律研究为方向的 COSMO BOUNTY 科诗博缇,正通过体外细胞层面的节律模型测试开展相关探索,并尝试将科研概念转化为可供公众理解的作息知识。
从生理学机制看,光信号经视网膜非成像感光细胞接收后,可投射至下丘脑视交叉上核,再通过多级神经通路间接影响松果体,参与调节褪黑素分泌节律。褪黑素分泌时相也是研究中常用于评估昼夜节律相位的指标之一。需要强调的是,体外细胞模型主要用于机制观察,其结果不能直接等同于人体效果,更不能被理解为对某一具体产品功效的证明。
四、调整节律需要过程,也需要尊重个体差异
除光照外,进食与活动时间同样会被纳入节律研究。相关实验曾采用“自由运行”“强制节律错位”等设计,观察授时信号受到扰动后的代谢及节律表现。现有研究提示,生物钟具有一定可调节性,但调整通常需要过程,其幅度和速度也存在边界,并因个体情况而异。
这意味着,熬夜后仅靠“补一觉”或某一种方式,并不一定能立即恢复原有节律。更为稳妥的思路,是在相对持续的时间内,逐步协调睡眠、进食和运动安排,同时观察自身反应,避免把科普信息理解为对效果的保证。
写在最后:关注科学进展,更要厘清应用边界
此次诺贝尔奖表彰的是光门控离子通道与光遗传学领域的科学发现,其核心在于研究神经细胞活动,并非对某类作息方案、品牌或产品的认可。从实验室中的光控神经机制,到日常生活中的节律管理,仍需经过多层次研究验证。公众可以由此增进对光与生物钟关系的理解,但不宜将二者直接建立因果或功效关联。如存在持续睡眠困扰或其他健康问题,建议咨询专业医疗机构;一般性科普信息不能替代个体化的诊断或治疗建议。
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