Karl Deisseroth

Deisseroth 1971年11月18日生于美国马萨诸塞州波士顿。⁠[1]

1988年至1992年，他在哈佛大学攻读生物化学，1992年以最优等成绩（summa cum laude）获文学学士学位，在校期间获 John Harvard Scholarship，并当选 Phi Beta Kappa 荣誉学会成员。⁠[2][2]

1992年，他进入斯坦福大学医学院的医学科学家培训项目（MSTP），同时攻读医学博士与哲学博士学位，1998年获神经科学博士学位，2000年获医学博士学位。⁠[3][2]

学医期间，他原本考虑当神经外科医生，但在精神科诊所的临床训练中，患者的痛苦触动了他，也让他开始追问大脑为何在不同人身上运作得如此不同。博士阶段他用脑切片做实验，逐渐认识到要理解临床上遇到的疾病，必须研究活体大脑中的神经细胞。⁠[4][4][4]

2000年至2004年，他在斯坦福完成医学实习与精神科住院医师训练，2002年获美国国家精神卫生研究所（NIMH）优秀住院医师奖，2006年取得美国神经病学与精神病学委员会认证。⁠[2][2][2]

2004年，他在斯坦福大学精神病学系担任首席研究员兼临床教育者，并建立自己的实验室，与研究生 Edward Boyden、张锋（Feng Zhang）一起探索控制神经活动的方法。⁠[2][3]

课题组测试了许多候选蛋白；得知通道视紫红质-2（channelrhodopsin-2）被发现后，他写信给 Georg Nagel，请求获得编码该蛋白的 DNA。⁠[4]

他把通道视紫红质-2 的基因导入培养皿中的大鼠神经细胞，细胞开始产生这种蛋白；蓝光照射时，细胞立即产生可传递给其他神经细胞的神经信号。2005年，课题组在《Nature Neuroscience》发表论文《Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity》，作者包括 Boyden、张锋、Ernst Bamberg、Nagel 与 Deisseroth，证明光脉冲可以毫秒级精度驱动表达该藻类蛋白的大鼠神经元放电。⁠[4][4][4][5][3]

他事后回忆，在探索过的多种调控神经活动的方案中，这是“风险最高、但效果最好”的一条。同年他升任斯坦福生物工程与精神病学助理教授，并获美国国立卫生研究院（NIH）院长先锋奖。⁠[3][2][2]

此后他与 Hegemann、Nagel 等人展开多项合作，并把成果分享给其他研究者；以他的实验室为主，研究人员陆续找到更多可开关神经细胞、对不同波长光敏感的蛋白。2006年，这种方法被命名为光遗传学（optogenetics）。⁠[4][4][4]

2007年，他的课题组把通道视紫红质-2 的基因导入小鼠运动皮层的特定神经细胞，经颅骨小孔插入细光纤照射，控制了小鼠胡须的运动，在活体动物脑中实现了对神经细胞的光控。同年，他与合作者用光遗传学以可控方式唤醒睡眠中的小鼠。⁠[4][4][4]

同在2007年，团队找到来自古菌 Natronomonas pharaonis 的嗜盐菌视紫红质（halorhodopsin），它在黄光下能抑制神经元，使研究者既能开启也能关闭脑细胞。⁠[3]

2009年至2012年，他任斯坦福生物工程与精神病学副教授，2009年至2013年同时是 HHMI 早期职业研究员；2009年获美国神经科学学会青年研究者奖。此后，他的实验室用光遗传学研究脑部疾病：与 Gladstone Institutes 的 Anatol Kreitzer 等人合作找出与帕金森样运动行为相关的两条回路，并在小鼠中用光遗传学逆转帕金森样症状；还找到控制社交驱动力的回路，并在啮齿动物身上诱发和缓解抑郁样症状。⁠[2][2][3][3][3]

2012年，他升任斯坦福大学生物工程与精神病学正教授，并获 D.H. Chen 讲席。同年他与 Hegemann、Nagel、Bamberg 共获 Zülch 奖。⁠[2][5]

2012年，他与1987年诺贝尔奖得主利根川进（Susumu Tonegawa）合作，在小鼠中激活了恐惧经历形成的记忆印迹（engram）：重新激活这些神经细胞后，小鼠在没有危险时也表现出恐惧。诺贝尔委员会认为，这是研究者首次证明哪些神经细胞是某一特定记忆所必需的。⁠[4][4][4]

2013年，他与 Gero Miesenböck、Bamberg、Boyden、Hegemann、Nagel 共获 Lundbeck 基金会的 Brain Prize；2013年至2019年，他兼任瑞典卡罗林斯卡学院外籍兼职教授。⁠[5][2]

2014年起，他任霍华德·休斯医学研究所（HHMI）研究员。⁠[2][3]

2015年，他与 Boyden 共获生命科学突破奖（Breakthrough Prize in Life Sciences）；2016年与 Hegemann、Miesenböck 共获 Massry Prize；2017年与 Hegemann 共获 Harvey Prize。⁠[5][5][5]

2018年，他获京都奖先进技术部门（生物技术与医疗技术领域）奖项，表彰他发现光遗传学并发展“因果系统神经科学”；评审认为光遗传学能以毫秒级时间分辨率激活或抑制按分子标记识别的特定神经元，使系统神经科学从相关性研究走向因果研究。同年11月11日，他在京都国际会议中心作纪念演讲。⁠[6][6][6][6]

京都奖的颁奖词还提到，他联合创办了一家利用光遗传学的药物研发初创公司，并在实验室举办研讨会和培训课程，接待有志学习光遗传学的年轻研究者。同年，他与 Boyden、Hegemann 共获加拿大 Gairdner 国际奖。⁠[6][6][5]

2019年，他当选美国国家工程院院士，并与 Boyden、Hegemann、Miesenböck 共获 Warren Alpert Foundation Prize。⁠[2][7][5]

2020年，荷兰皇家艺术与科学院授予他 Heineken 医学奖，表彰他开发光遗传学以及使生物组织可被光和分子探针穿透的水凝胶组织化学。⁠[2][2]

2021年6月15日，他的著作《Projections: A Story of Human Emotions》出版，全书272页。书中结合他对大脑回路的研究与对患者的体察，借精神疾病探讨人类心智与情感的起源。⁠[8][8][8]

2021年9月，他与 Dieter Oesterhelt、Peter Hegemann 共获 Albert Lasker 基础医学研究奖，同年10月20日作 Lasker 公众讲座。⁠[9][10][10]

2022年，他因光遗传学获 Louisa Gross Horwitz 奖。⁠[2]

他与牛津大学的 Gero Miesenböck 共获2023年 Japan Prize 生命科学领域奖项，表彰两人开发利用可遗传靶向的光敏膜蛋白解析神经回路功能的方法；评审词指出，他在2005年首次证明表达通道视紫红质-2 的大鼠海马神经元可在毫秒尺度上被光控制，并进一步揭示了特定抑制性神经元群与伽马脑波、前额叶皮层兴奋与抑制平衡与社交行为之间的关系。2023年4月13日，他在东京的颁奖典礼上领奖。⁠[11][11][11][12]

2025年，他获峨山奖（Asan Award）基础医学奖项，获奖理由为发现光控离子通道机制并发展光遗传学。⁠[2]

2026年10月5日，卡罗林斯卡学院诺贝尔大会宣布，把2026年诺贝尔生理学或医学奖共同授予 Deisseroth、柏林洪堡大学的 Peter Hegemann 和维尔茨堡大学的 Georg Nagel，以表彰他们“在光控离子通道与光遗传学方面的发现”（for their discoveries concerning light-gated ion channels and optogenetics）。Hegemann 和 Nagel 在单细胞藻类中发现通道视紫红质，Deisseroth 把它改造成神经细胞的光控开关。奖金为1200万瑞典克朗（约120万美元），由三人平分。⁠[13][13][13][13][13][12][14]

诺贝尔委员会在太平洋时间凌晨0时27分致电时他未接到，随后电话打到其妻 Michelle Monje-Deisseroth 的手机上。时年54岁的他对美联社表示，自己是医生科学家和精神科医生，关心自闭症、抑郁症患者，也作为基础科学家希望理解大脑如何运作。⁠[3][3][3][15][15][15]

斯坦福大学当天上午举行线上记者会，校长 Jonathan Levin、医学院院长 Lloyd Minor 与工程学院院长 Jennifer Widom 出席；Deisseroth 还在校园的 James H. Clark Center 参加庆祝。斯坦福称他是该校第37位诺贝尔奖得主。⁠[3][3][3][3][16]

他获美国神经病学与精神病学委员会认证，在斯坦福继续执业，专长情感障碍与自闭症谱系障碍，治疗中结合药物与神经刺激；他还负责斯坦福生物工程本科教育。⁠[7][7][2][17]

除光遗传学外，他的实验室还开发了以 CLARITY 为开端的水凝胶组织化学：用水凝胶替换脑组织中的脂质，使组织变得透明，便于研究脑回路。他曾任西蒙斯基金会自闭症研究计划（SFARI）研究员，获资助把 CLARITY 用于自闭症患者捐献的死后脑组织。⁠[7][18][18]

他创建了 Stanford Optogenetics Innovation Laboratory，供各国访问学者到斯坦福学习这项技术，并免费分发病毒载体、质粒和硬件设计等材料，公开操作规程；他的技术已传播到全球数千个实验室。⁠[3][3][7]

他是美国国家医学院、国家科学院院士。⁠[7][7]

Deisseroth Lab：官网：https://dlab.stanford.edu/（在新窗口打开）。⁠[2]

Stanford University：官网：https://www.stanford.edu/（在新窗口打开）。⁠[7]

Howard Hughes Medical Institute：官网：https://www.hhmi.org/（在新窗口打开）。⁠[19]