光遺傳技術(shù)介紹：

    光遺傳學(xué)（Optogenetics），也稱(chēng)光刺激基因工程（optical stimulation plus genetic engineering）。它是一種通過(guò)使用光學(xué)技術(shù)和遺傳技術(shù)來(lái)實(shí)現控制細胞行為的方法。光遺傳學(xué)技術(shù)克服了傳統的只用光學(xué)手段控制細胞或有機體活動(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。

    該技術(shù)方法源于2010年Nature Methods雜志上的一篇文章。即通過(guò)特定波長(cháng)的光刺激來(lái)控制表達了光敏感蛋白細胞的發(fā)放或抑制。目前，光遺傳學(xué)最流行的研究方法是由激光器或LED光源發(fā)出一定波長(cháng)的光，通過(guò)光纖傳輸到實(shí)驗動(dòng)物的大腦，通常為小鼠或大鼠。該技術(shù)作為一個(gè)工具使動(dòng)物神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)興奮，觀(guān)察和采集動(dòng)物神經(jīng)元放電、行為變化和生理變化等。而且據報道該光敏感蛋白的基因的表達不僅限于神經(jīng)元，還可以在動(dòng)物的其它類(lèi)型的細胞中表達，如心肌細胞及其它可以產(chǎn)生跨膜電位的細胞。

光遺傳實(shí)驗流程：

（1）將光敏感蛋白基因在目標細胞內表達：目前已經(jīng)有公司銷(xiāo)售帶有光敏感蛋白基因的載體病毒。通過(guò)直接注射等方式將病毒轉染進(jìn)入細胞內。病毒攜帶的啟動(dòng)子等工具基因會(huì )將光敏感蛋白表達在細胞膜上。

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

（3）收集光刺激的結果：光刺激之后的細胞、組織或生物體會(huì )出現相應的變化。例如最直觀(guān)的結果就是通過(guò)光遺傳電極記錄神經(jīng)元的Spike放電和LFP局部場(chǎng)電位，還有動(dòng)物體的行為變化、生理變化等。

光遺傳系統（光刺激）基本構成：

（1）各種波長(cháng)的光源（近紫外385nm、近紫外405nm、藍色455nm、藍色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(cháng)；激光光源或LED光源，輸出穩定、精確控制光波長(cháng)）

（2）單光或多光光源驅動(dòng)控制器（調節發(fā)光強度和時(shí)間）

（3）旋轉接頭（光電換向器／給藥換向器／單光換向器／多光換向器）

（4）各種光纖跳線(xiàn)、光纖套管和光纖頭

（5）光能量測量器

（6）多通道神經(jīng)信號記錄系統

（7）多通道光刺激電極

光遺傳技術(shù)應用領(lǐng)域：

• 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )研究
• 生理病理學(xué)
• 神經(jīng)藥理
• 生物醫學(xué)工程
• 認知神經(jīng)科學(xué)