光遺傳學

光遺傳學是一種用閃光來開啟或關閉特定腦細胞的方法，就像一個只有被改造過的細胞才會服從的遙控器。科學家先從對光敏感的微生物（例如藻類）那裡借來一些基因。這些基因攜帶著製造微小蛋白質的指令，這類蛋白叫做視蛋白，它們嵌在細胞的外壁上，像是一扇扇被光照到就會打開的門。研究者只把這些基因送進自己關心的那些神經元裡，於是在整個大腦中，唯有這些特定細胞會對光做出反應，而其他所有細胞都不受影響。

一旦目標神經元開始製造視蛋白，用一根細光纖照進合適顏色的光，這些門就會在大約千分之一秒內瞬間打開。有些視蛋白會放正離子進來，使神經元放電，從而把它開啟；另一些則放負離子進來或把離子搬運走，讓神經元安靜下來，從而把它關閉。由於光幾乎可以即開即關，科學家能向某一類細胞精確地輸入一段活動節奏，並觀察行為、記憶或運動會隨之發生什麼變化。正是這種精準的時間控制和逐個細胞的選擇性，使光遺傳學徹底改變了研究者檢驗活體、行為中的大腦裡每個部分究竟在做什麼的方式。