迄今为止，科学家们对于“大脑中各个回路是如何在高度分支的网络中运转的”，一直都不甚了解。定位这些网络是一个复杂的过程，需要精确的测量方法。现在，德国马克斯普朗克生物控制论研究所的科学家，与ErnstStrüngmann研究所和英国纽卡斯尔大学的研究人员一起，使用光遗传学方法，首次从功能上证明了猴子视觉系统中一个迄今知之甚少的神经连接。为此，研究人员对单个神经元进行了转基因改造，使它们对光刺激变得敏感。

几十年来，微刺激是激活神经元的首选方法，该方法被证明是可靠和准确的。这就是为什么它在医学上也被用于深部脑刺激的原因。该研究小组的科学家现在表明，光遗传学——一种还处于起步阶段的生物技术，可提供类似的结果。

有了光遗传学，我们就可以直接用光来影响神经元的活动。为此，研究人员借助于病毒对单个神经元进行了遗传改造，以在它们的细胞膜中表达光敏的离子通道。通过蓝色光脉冲直接传递到大脑，修改后的神经元可以被系统地激活。

使用这种方法，研究人员研究了猕猴的视觉系统。马克斯普朗克生物控制论研究所认知过程生理学系主任NikosLogothetis解释说：“这种非人类的灵长类动物的大脑，非常类似于人类的大脑。其大脑皮层以同样的方式组织，因此对我们的大脑研究至关重要。”此外，该灵长类动物也是唯一有所谓的konio细胞和高度复杂视觉处理系统的动物。

到达眼睛的信号是通过外侧膝状体核(LGN)转发到视觉皮质的。在人类和猴子中，LGN包含六层，并含有magno、parvo-和konio细胞。Magno细胞处理包含对比和运动信息的信号，而parvo细胞对于感知颜色非常重要。很少有人了解konio细胞的功能，由于它们在膝状核内的位置，使它们难以研究。借助于光遗传学刺激，研究人员现在可以证明，konio细胞与初级视觉皮层有关联。m

马克斯普朗克生物控制论研究所的CarstenKlein解释说：“我们选择研究视觉系统中的这个回路，是因为它代表了一种定义的、高度结构化的系统，因为细胞类型之间有着清晰的分离。”除了对视觉系统的结构提供见解之外，该研究还提供了方法论见解，可能与深部脑刺激的光遗传学的医学应用有关联。

光遗传学的优点——关闭单个神经元

神经元功能的光遗传学调控，至少在理论上比微刺激更具有细胞特异性，也有一个好处，那就是可以被激活或灭活。如果一个细胞群被从一个回路去除，它所发挥的作用就可以被识别。因此，不是一个激活蛋白，而是一个抑制蛋白质被运输到神经元。如果它被光脉冲刺激，它就能抑制细胞的活性。

通过光遗传学，单个细胞之间的合作也可以被更精确地研究。来自纽卡斯尔大学的MichaelSchmid承认光遗传学的潜力：“这种方法对我们来说是非常有趣的。如果它被进一步细化,我们就可能影像和定位大脑中更复杂的回路和其他各个组件。”

光遗传学这个新兴的研究领域，正快速发展。今年2月份，英国牛津大学的一组研究人员，首次在哺乳动物中引起了联想记忆的外部解码。研究人员在《NatureNeuroscience》杂志上发表的研究中，描述了他们是如何在测试小鼠中引起联想记忆形成，以及他们用来记录它的技术，使记忆被删除。用光遗传学修改小鼠的记忆

最近，美国塔夫斯大学的生物学家，利用一种蛙模型首次证明，他们能够用光来控制细胞间的电子信号，从而防止肿瘤的形成和并使肿瘤正常化。光遗传学首次用于控制肿瘤发生

MIT的神经科学家在3月16日的《自然》（Nature）杂志上报告称，处于阿尔茨海默氏症早期的小鼠能够像正常小鼠那样形成新记忆，但在数天后便无法记起它们。此外，研究人员能够利用光遗传学（optogenetics）人为地刺激这些记忆，表明只需一点帮助仍然可以找回这些记忆。诺奖得主Nature光遗传学重大成果：找回“丢失”的记忆