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　　光遗传学（optogenetics）又称光刺激基因工程（optical stimulation plus genetic engineering），是一种通过光学和遗传学技术在活体动物脑内精准控制细胞行为的技术。由于其高度的时空特异性，光遗传技术广泛应用于神经科学领域的研究。

　　2010年，光遗传学技术荣膺Nature Methods 年度生命科学技术。 2010年，被Science认为是近十年的突破之一。 光遗传学技术再次被Nature Methods评为2016年最值得关注的八项技术之一。 未来，光遗传技术将对神经及精神领域疾病的治疗及神经科学以外的组织功能研究贡献更多力量。

　　1979年，Francis Crick提出，神经科学领域急需开发出一种控制技术，进而在不改变其它条件的情况下对大脑里的某种细胞进行操控。由于电刺激信号（electrode）无法对细胞进行精确的定位刺激，而化学药物起效速度慢，无法精确定时控制，于是Crick考虑是否可以利用光控技术。虽然微生物学家们早已发现一些可以表达可见光敏蛋白（visible light-gated protein），但当时还没人将此联系在一起。

　　2005年8月Karl Deisseroth实验室发表的一篇文章为神经领域的科学家们带来了一项期待已久的新技术——光遗传学技术。这项技术的实现基于单组分控制工具——光敏蛋白的发现。

　　在神经元细胞中，细胞膜去极化后会出现动作电位。反之，细胞膜超极化则会抑制峰电位的出现。在神经元细胞中表达可以改变膜电位的外源性光敏蛋白编码基因，就能够通过光控操作来控制峰电位开关。

　　这类微生物编码的视蛋白神经元细胞开关中第一个被使用的就是ChR2（channelrhodopsin-2）。作为一种非选择性阳离子通道蛋白，在神经元中表达的ChR2在蓝光照射下会立即使神经元发生去极化反应，诱发动作电位。

　　不过，科学九游娱乐家不总是想要激活神经元细胞。有一种名为NpHR的试验菌视紫红质蛋白（halorhodopsin）是一种氯离子泵，它所在的神经元细胞被黄光照射之后会发生超级化反应，抑制动作电位的形成。

　　在光遗传操作中，细胞会表达特定的编码光敏蛋白的基因，然后使用光来改变细胞的行为。光遗传学控制细胞功能的基本步骤如下：

　　其中，通过病毒感染将外源光敏蛋白的遗传信息传递给靶细胞的方法是最方便快捷的。得益于腺相关病毒（adeno associated virus，AAV）对大脑特异的组织嗜性，使得AAV成为光遗传研究中的重要工具。

　　光遗传学技术在根本上解决了如何精确调控细胞行为的问题。这基于其具有高度时空特异性的优势。光遗传学技术在时间上控制精度可达毫秒（ms）级别，空间精度可达单个细胞级别，是电信号刺激和化学药物所无法比拟的。

　　通过AAV2将ArchT特异表达于杏仁核基地外侧核中，发现通过光照抑制神经元活动，可降低寻求可卡因

　　行为恢复的可能。（A）通过561nm光照抑制杏仁核神经元，能显著降低大鼠主动压杆次数；（B）DAB染色显示

　　在杏仁核神经元中过表达的ArchT-GFP；（C）通过光照抑制杏九游娱乐仁核神经元获得的降低寻求可卡因的效果，明显优

　　于没有接受光照的效果，且接近消减给药获得的效果；（D）光照只带有GFP的AAV2感染的杏仁核神经元对实验

　　通过抑制杏仁核神经元对伏隔核中央核的神经元的投射，可降低寻求可卡因行为恢复的可能。

　　（A）通过561nm光照抑制伏隔核中央核神经元，能显著降低大鼠主动压杆次数；（B）DAB染色显示在

　　伏隔核中央核区域中ArchT-GFP呈现高表达；（C）通过光照抑制伏隔核中央核获得的降低寻求可卡因的

　　效果，明显优于没有接受光照的效果，且接近消减给药获得的效果。（Michael T. Stefanik，2013）

　　通过抑制杏仁核神经元对前额叶神经元的投射，可降低寻求可卡因行为恢复的可能。

　　（A）通过561nm光照抑制前额叶神经元，能显著降低大鼠主动压杆次数；（B）DAB染色显示

　　在前额叶区域中ArchT-GFP呈现高表达；（C）通过光照抑制前额叶区域获得的降低寻求可卡因

　　实验中光纤终端的位置示意图。数字指示距离前囱点冠状断面处的毫米数（mm）。

　　（A）AAV注射杏仁核后，位于杏仁核的光纤终端位置；（B）AAV注射杏仁核后，位于伏隔

　　核中央核的光纤终端位置；（C）AAV注射杏仁核后，位于前额叶的光纤终端位置。