Phương pháp này cho phép các nhà khoa học quan sát cách các tế bào thần kinh hình thành ký ức, cảm xúc và hành vi trong bộ não đang hoạt động.
Hai nhà khoa học Peter Hegemann và Georg Nagel đã phát hiện loại protein đặc biệt có tên channelrhodopsin ở một loài tảo đơn bào. Ông Karl Deisseroth sau đó đã biến protein này thành một “công tắc” điều khiển bằng ánh sáng dành cho các tế bào thần kinh. Phát hiện của 3 nhà khoa học đoạt giải đã đặt nền móng cho một kỷ nguyên mới trong ngành khoa học thần kinh.
Việc bộ não điều khiển cảm xúc, hành vi và các chức năng của cơ thể như thế nào từ lâu vẫn là điều bí ẩn. Trong thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu những vùng não nào chi phối các chức năng khác nhau. Tuy nhiên, các phương pháp khi đó không cho phép họ chứng minh mối quan hệ nhân quả.
Hình ảnh mà họ xây dựng về bộ não giống như một bản đồ phác thảo, đầy những dấu hỏi và những vùng chưa được biết đến. Giờ đây, tất cả đang thay đổi.
“Quang di truyền học mở ra cơ hội lập bản đồ bộ não theo cách mà trước đây chúng ta chỉ có thể mơ tới”, ông Per Svenningsson - Chủ tịch Ủy ban Nobel về Y/Sinh học, cho biết.
Từ tảo đơn bào đến “công tắc ánh sáng”
Mọi chuyện bắt đầu từ sự tò mò của Peter Hegemann. Ông muốn tìm hiểu cách Chlamydomonas, một loài tảo đơn bào, có thể bơi về phía nguồn sáng.
Vào đầu những năm 2000, ông cùng Georg Nagel phát hiện channelrhodopsin, một loại protein của tảo có những đặc tính độc đáo và nằm trên bề mặt tế bào.
Khi được chiếu bằng ánh sáng xanh, một kênh sẽ mở ra bên trong protein này. Các ion mang điện tích sau đó đi vào tế bào, tạo ra xung điện.
Các nhà khoa học phát hiện rằng bất kể họ đưa protein này vào loại tế bào nào, những tế bào đó đều trở nên nhạy cảm với ánh sáng.
Karl Deisseroth sau đó đưa gene mã hóa channelrhodopsin vào các tế bào thần kinh của chuột. Bằng cách chiếu ánh sáng xanh vào các tế bào này, ông có thể kích hoạt tín hiệu thần kinh.
Ông công bố bước đột phá này vào năm 2005. Hai năm sau, ông đã biến “công tắc” điều khiển bằng ánh sáng này thành công cụ hoạt động trong não của những con chuột còn sống.
Phương pháp điều khiển tín hiệu thần kinh bằng ánh sáng này ngày nay được gọi là quang di truyền học và nhanh chóng tạo ra ảnh hưởng trên toàn thế giới.
Nhờ quang di truyền học, các nhà nghiên cứu đã có thể làm sáng tỏ những mạch thần kinh kiểm soát các ký ức, cảm xúc và hành vi cụ thể có liên quan đến các bệnh lý thần kinh và tâm thần.
Trong y học lâm sàng, các nhà nghiên cứu cũng đang sử dụng phương pháp này để tìm cách khôi phục thị lực cho những người bị suy giảm khả năng nhìn.
Quang di truyền học đã làm thay đổi căn bản hiểu biết của con người về bộ não. Mỗi ngày lại mang đến những phát hiện mới, góp phần giải đáp một trong những bí ẩn lớn của nhân loại: bộ não kỳ diệu của chúng ta hoạt động như thế nào.
GS Karl Deisseroth, sinh năm 1971, công tác tại Viện Y khoa Howard Hughes và Đại học Stanford, Mỹ.
GS Peter Hegemann, sinh năm 1954, hiện là Giáo sư cao cấp về Khoa học Thần kinh Hertie tại Đại học Humboldt Berlin, Đức.
GS Georg Nagel, sinh năm 1953, hiện công tác tại Đại học Würzburg, Đức.
Giải Nobel Sinh lý/Y học mở đầu Tuần lễ Nobel 2026 tại Viện Karolinska.
Năm ngoái, 3 nhà khoa học được trao giải Nobel Y học vì những phát hiện về cách hệ miễn dịch nhận biết và tấn công các tác nhân gây bệnh mà không tấn công chính cơ thể mình.
Công trình của 3 nhà nghiên cứu Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell và bác sĩ Shimon Sakaguchi đã phát hiện cơ chế quan trọng giúp cơ thể kiểm soát hệ miễn dịch, được gọi là dung nạp miễn dịch ngoại vi.
Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu các bệnh tự miễn như tiểu đường tuýp 1, viêm khớp dạng thấp và lupus.
Sau giải Nobel Y học, giải Vật lý sẽ được công bố vào ngày 6/10, giải Hóa học ngày 7/10, và giải Văn học ngày 8/10. Chủ nhân giải Nobel Hòa bình sẽ được công bố ngày 9/10, và Giải thưởng Sveriges Riksbank về Khoa học Kinh tế tưởng niệm Alfred Nobel sẽ được công bố vào ngày 12/10.
Tiền thưởng giải Nobel năm nay là 12 triệu kronor Thụy Điển, tương đương khoảng 1,2 triệu USD, dành cho cá nhân/nhóm cá nhân hoặc tổ chức.
