用光控制神經細胞？諾貝爾醫學獎得主創新研究　有望改善失明、失智

瑞典時間五日揭曉的諾貝爾醫學獎，由美國學者卡爾．代塞羅斯（Karl Deisseroth）與德國學者彼得．赫格曼（Peter Hegemann）、喬治．納格爾（Georg Nagel）共同獲得，表彰三位在光控離子通道及光遺傳學領域的開創性發現。光遺傳學技術的發展，源自赫格曼與納格爾於單細胞藻類中發現光敏感通道蛋白。代塞羅斯其後將該蛋白質基因導入老鼠神經細胞，以藍光照射激發神經訊號，於二○○五年發表此項突破性成果。兩年後，他更進一步展示該技術在活體老鼠腦中的應用成效。

將光遺傳技術引進台灣的學者之一、陽明交通大學生命科學學院院長兼神經科學研究所講座教授連正章，曾為代塞羅斯著作撰寫序文。根據《聯合新聞網》報導，連正章指出，人體細胞膜內存在離子通道，光敏感通道蛋白基因可達到開關效果。目前該技術已廣泛應用於神經科學領域，包括神經功能、神經迴路功能、單細胞功能研究，以及涉及行為研究的心理學與腦科學領域。 

在動物模型上，光敏感性離子通道技術已應用於阿茲海默症、巴金森氏症、藥物成癮、慢性疼痛、憂鬱症、動作障礙等研究。連正章表示，焦慮、憂鬱、恐懼等情緒源於神經迴路問題，研究人員可透過找出特定神經細胞，了解大腦神經迴路運作障礙。當杏仁核、前額葉等迴路失調時，可利用光敏感性離子通道技術活化或抑制神經細胞，以控制相關情緒與行為。

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連正章強調，這是劃時代的技術，因眼睛視網膜、心臟、腸胃道都含有神經細胞，可廣泛應用於神經生理研究及疾病治療。 

台大腦與心智科學研究所副教授姚皓傑曾與代塞羅斯合作論文，主要研究光遺傳技術對特定神經的專一性調控。姚皓傑指出，腦神經擁有八百五十至八百六十億顆細胞，網絡極為複雜，但光遺傳技術能精準操作想調控的神經迴路，如同開關燈一樣迅速。

他舉例，控制老鼠運動皮層時，開燈老鼠即開始活動，關燈則休息，在驗證因果關係上效果顯著。 然而，從動物實驗到人體應用仍有距離。姚皓傑說明，老鼠與人類大腦大小差異巨大，建立光敏感通道需要更多光照，可能對腦造成傷害。

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正與代塞羅斯合作研究的中研院生物醫學科學研究所助研究員林宛蓁表示，光遺傳技術在神經科學上的應用相當具突破性，只要選擇性地將工具置入目標神經細胞，就能更精準解析神經迴路間的交互作用。

談及現有應用，林宛蓁指出，二○二一年已有研究將光敏感離子通道表現在盲人視網膜上，透過特製眼鏡成功讓患者獲得部分視覺；目前也有新創公司嘗試以光遺傳技術開發人工耳蝸以改善失聰，或將其應用於癲癇等疾病。