Nobel Y sinh 2026 vinh danh công nghệ dùng ánh sáng giải mã bí ẩn não bộ

Giải thưởng năm nay vinh danh 3 nhà khoa  Peter Hegemann (Đức), Georg Nagel (Đức) và Karl Deisseroth (Mỹ), vì những đóng góp mang tính nền tảng cho một phương pháp đã mở ra hướng tiếp cận hoàn toàn mới trong khoa học thần kinh.

3 nhà khoa học đoạt giải Nobel Y sinh 2026. (Ảnh: KI)

Hegemann và Nagel phát hiện channelrhodopsin, một loại protein đặc biệt trong tảo đơn bào. Sau đó, Deisseroth đã đưa protein này vào tế bào thần kinh và biến nó thành một công cụ có thể bật hoặc tắt hoạt động của các tế bào bằng ánh sáng.

Nhờ bước đột phá này, các nhà khoa học có thể tác động trực tiếp đến những tế bào thần kinh cụ thể trong não đang hoạt động, qua đó tìm hiểu chính xác hơn mối liên hệ giữa hoạt động của các mạch thần kinh với ký ức, cảm xúc và hành vi.

Cách bộ não kiểm soát cảm xúc, hành vi và các chức năng của cơ thể từ lâu đã là một trong những bí ẩn lớn của khoa học. Trong thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu vùng não nào chịu trách nhiệm cho những chức năng nhất định. Tuy nhiên, các phương pháp khi đó chủ yếu cho phép quan sát hoặc ghi nhận hoạt động của não, chứ chưa thể dễ dàng chứng minh rằng một vùng hoặc nhóm tế bào thần kinh cụ thể thực sự gây ra một hành vi hay chức năng nào đó.

Kết quả là hiểu biết của con người về bộ não giống như một bản đồ còn dang dở, với rất nhiều vùng chưa được giải thích rõ ràng. Quang di truyền học đã thay đổi điều đó.

"Công nghệ quang di truyền học mang đến cơ hội lập bản đồ não bộ theo cách mà trước đây chúng ta chỉ có thể mơ ước", Per Svenningsson, Chủ tịch Ủy ban Nobel về Sinh y, cho biết.

Câu chuyện bắt đầu từ sự tò mò của Peter Hegemann về một sinh vật rất nhỏ. Ông muốn tìm hiểu cách Chlamydomonas, một loại tảo đơn bào, có thể di chuyển về phía nguồn sáng.

Đầu những năm 2000, Hegemann cùng Georg Nagel phát hiện channelrhodopsin, một loại protein nằm trên bề mặt tế bào của loài tảo này.

Protein có một đặc tính đặc biệt: khi được chiếu ánh sáng xanh, một kênh bên trong nó mở ra, cho phép các ion mang điện tích đi vào tế bào. Dòng ion này tạo ra một xung điện. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng khi đưa protein này vào những loại tế bào khác, các tế bào đó cũng trở nên nhạy cảm với ánh sáng.

Phát hiện này mở ra một khả năng đầy hứa hẹn: nếu có thể đưa protein nhạy sáng vào tế bào thần kinh, các nhà khoa học có thể dùng ánh sáng để kiểm soát hoạt động của chúng.

Karl Deisseroth đã biến ý tưởng đó thành một công cụ nghiên cứu não bộ. Ông đưa gen mã hóa channelrhodopsin vào các tế bào thần kinh của chuột. Khi chiếu ánh sáng xanh vào những tế bào này, ông có thể kích hoạt tín hiệu thần kinh. Deisseroth công bố phát hiện mang tính đột phá vào năm 2005. Chỉ 2 năm sau, ông tiếp tục chứng minh rằng hệ thống điều khiển bằng ánh sáng này có thể hoạt động trên các tế bào thần kinh bên trong não của một con chuột còn sống.

Đó chính là nền tảng của quang di truyền học. Thay vì chỉ quan sát hoạt động của não, các nhà khoa học giờ đây có thể tác động có chọn lọc đến những nhóm tế bào thần kinh cụ thể và theo dõi điều gì xảy ra khi chúng được kích hoạt hoặc ức chế.

Quang di truyền học nhanh chóng được các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới sử dụng. Nhờ công nghệ này, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định và tìm hiểu những mạch thần kinh liên quan đến ký ức, cảm xúc và các hành vi cụ thể, trong đó có những mạch liên quan đến các rối loạn thần kinh và tâm thần.

Công nghệ này không chỉ giúp giải mã cách não bộ hoạt động mà còn mở ra những hướng ứng dụng trong y học. Trong nghiên cứu lâm sàng, các nhà khoa học đang sử dụng quang di truyền học để tìm cách khôi phục thị lực cho những người bị suy giảm thị lực.

Từ câu hỏi về cách một sinh vật đơn bào tìm đến ánh sáng, Hegemann và Nagel đã phát hiện ra một loại protein đặc biệt. Sau đó, Deisseroth biến phát hiện ấy thành công cụ cho phép con người điều khiển hoạt động của tế bào thần kinh bằng ánh sáng.

Công nghệ này đã làm thay đổi căn bản cách các nhà khoa học nghiên cứu bộ não, đưa con người tiến gần hơn đến việc giải đáp một trong những bí ẩn lớn nhất của chính mình: bộ não tạo ra ký ức, cảm xúc và hành vi như thế nào.

Hải An