5 жовтня Нобелівська асамблея при Каролінському інституті оголосила лауреатів Нобелівської премії з фізіології та медицини 2026 року. Нагороду отримали Карл Дайссерот (Karl Deisseroth), Пітер Хегеманн (Peter Hegemann) та Георг Нагель (Georg Nagel) — «за відкриття світлочутливих іонних каналів та оптогенетики».
Те, як мозок керує почуттями, поведінкою та функціями організму, довгий час залишалося загадкою.
У ХХ столітті вчені почали визначати, які ділянки мозку пов’язані з певними функціями, але не могли достовірно встановити причинно-наслідкові зв’язки. Карта мозку нагадувала ескіз із численними білими плямами та знаками питання.
Оптогенетика почала змінювати цю карту, дозволивши керувати активністю окремих нейронів за допомогою світла.
Початок цієї історії пов’язаний із мікроскопічною одноклітинною водорістю Chlamydomonas. Пітер Хегеманн досліджував, як мікроорганізми реагують на світло, і звернув увагу на незвичайні білки - родопсини. Разом із Георгом Нагелем він показав, що один із них, каналородопсин, функціонує як світлочутливий іонний канал.
Що це означає? Під дією світла певної довжини хвилі канал відкривається, через мембрану проходять іони, змінюючи електричний стан клітини. Отже, світловий сигнал можна перетворити на електричний, властивість, яка згодом стала основою нового підходу в нейронауці.
Наступний крок зробив Карл Дайссерот. Він та його колеги використали генетичні методи, щоб змусити певні нейрони ссавців виробляти світлочутливі білки. Відтепер їхню роботу можна було змінювати за допомогою світлового імпульсу.
Так сформувався метод оптогенетики. Його суть полягає в тому, що визначені типи нейронів наділяють світлочутливістю, після чого їх можна з високою точністю активувати або пригнічувати. На відміну від традиційної електричної стимуляції, яка може одночасно впливати на велику кількість нервових клітин, цей підхід дає змогу досліджувати конкретні нейрони та нейронні ланцюги.
Для науки це стало справжнім проривом. Дослідники отримали можливість не лише спостерігати, які ділянки мозку активуються під час певної поведінки, а й перевіряти їхню роль: що станеться, якщо активувати саме ці нейрони, або, навпаки, вимкнути їх?
Світло допомагає розгадувати пам’ять і поведінку
За допомогою оптогенетики вчені досліджують нейронні мережі, пов’язані з пам’яттю, емоціями, страхом, рухом, мотивацією та соціальною поведінкою. Метод дає змогу детально вивчати роботу окремих нейронних контурів у живому мозку.
Значення цього відкриття виходить далеко за межі фундаментальної нейробіології. Оптогенетичні підходи допомагають досліджувати механізми неврологічних і психіатричних захворювань, пов’язаних із порушенням роботи нейронних мереж. Серед перспективних напрямів подальших досліджень — відновлення зору при певних формах його втрати, а також потенційне застосування технології у лікуванні неврологічних і психіатричних розладів.