光遗传学

光遗传学是一种用闪光来开启或关闭特定脑细胞的方法，就像一个只有被改造过的细胞才会服从的遥控器。科学家先从对光敏感的微生物（例如藻类）那里借来一些基因。这些基因携带着制造微小蛋白质的指令，这类蛋白叫做视蛋白，它们嵌在细胞的外壁上，像是一扇扇被光照到就会打开的门。研究者只把这些基因送进自己关心的那些神经元里，于是在整个大脑中，唯有这些特定细胞会对光做出反应，而其他所有细胞都不受影响。

一旦目标神经元开始制造视蛋白，用一根细光纤照进合适颜色的光，这些门就会在大约千分之一秒内瞬间打开。有些视蛋白会放正离子进来，使神经元放电，从而把它开启；另一些则放负离子进来或把离子搬运走，让神经元安静下来，从而把它关闭。由于光几乎可以即开即关，科学家能向某一类细胞精确地输入一段活动节奏，并观察行为、记忆或运动会随之发生什么变化。正是这种精准的时间控制和逐个细胞的选择性，使光遗传学彻底改变了研究者检验活体、行为中的大脑里每个部分究竟在做什么的方式。