光遺傳學(xué)，也稱光刺激基因工程。它是一種通過使用光學(xué)技術(shù)和遺傳技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制細(xì)胞行為的方法。光遺傳學(xué)技術(shù)克服了傳統(tǒng)的只用光學(xué)手段控制細(xì)胞或有機(jī)體活動(dòng)的許多缺點(diǎn)，為神經(jīng)科學(xué)提供了一種變革性的研究手段。
 

　　光遺傳學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)流程：
 

　　將光敏感蛋白基因在目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)：目前已經(jīng)有公司銷售帶有光敏感蛋白基因的載體病毒。通過直接注射等方式將病毒轉(zhuǎn)染進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。病毒攜帶的啟動(dòng)子等工具基因會(huì)將光敏感蛋白表達(dá)在細(xì)胞膜上。
 

　　植入光纖導(dǎo)管或光遺傳電極：向注射病毒的位置植入光纖導(dǎo)管、光遺傳電極、帶有給藥管的光纖導(dǎo)管等。通過光纖導(dǎo)管輸入特定光刺激，以啟動(dòng)或抑制光敏感細(xì)胞。
 

　　收集光刺激的結(jié)果：光刺激之后的細(xì)胞、組織或生物體會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化。例如zui直觀的結(jié)果就是通過光遺傳電極記錄神經(jīng)元的Spike放電和LFP局部場電位，還有動(dòng)物體的行為變化、生理變化等。
 

　　光刺激系統(tǒng)基本構(gòu)成：
 

　　各種波長的光源(近紫外385nm、近紫外405nm、藍(lán)色455nm、藍(lán)色465nm、青色505nm、綠色515nm、琥珀色595nm、橙色625nm、紅色635nm、紅外850nm、紅外940nm、白色5500K等波長；激光光源或LED光源，輸出穩(wěn)定、準(zhǔn)確控制光波長)
 

　　單光或多光光源驅(qū)動(dòng)控制器(調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度和時(shí)間)
 

　　旋轉(zhuǎn)接頭(光電換向器/給藥換向器/單光換向器/多光換向器)
 

　　各種光纖跳線、光纖套管和光纖頭
 

　　光能量測量器
 

　　多通道神經(jīng)信號(hào)記錄系統(tǒng)
 

　　多通道光刺激電極
 

　　光遺傳學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：
 

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究
 

　　生理病理學(xué)
 

　　神經(jīng)藥理
 

　　生物醫(yī)學(xué)工程
 

　　認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)