光遗传学

光遗传学，是研究人员使用一斤态种新的光控方法选择并打开了某种生物的一类细胞。这也帮助科学家解答一个长期存在的难题，即关测于脊髓中某类神经元的特殊功能的研究。光遗传学(optogenetics)--结合遗传工程与光来操作个别神经细胞的活性，发现脑部如何产生γ波(gamma 来自oscillations)，并为它们在调控脑部功能中的角色提供新证据，这将有助于发展一系列脑相关失调的新疗法。

• 中文名称 光遗传学
• 外文名称 optogenetics
• 作用 激活清醒哺乳动物的单一神经元
• 神经病学疾病 精神分裂症身上会出现γ波
• 提出者 卡尔·迪赛罗斯(Karl Deisseroth)

科学研究

　　光影响小白鼠的大脑

　　斯坦福大学的研究人员使用光来影响小白鼠的大脑，让一只患有帕金森症的小白鼠右回山练调沉创重新站立起来，甚至是重新走路。他们把这项技术称之为Optogene来自tics(optical stimulation plus genetic engineering 光读额这但福达备装某额广刺激基因工程/光遗传学)。

光纤植入大鼠脑内

　　这个技术的关键是:科学家们必须事前向小白鼠体内注射一种植物基因，这种基因能够对不同颜色光的刺激作出敏感的反应，还能通过自生特性感染类似的细胞。

　　斑马鱼幼虫细胞中靶向插入光敏开关

　　研究人员在清醒的斑马鱼幼虫的这些细胞中靶向插入光敏开关，结果发现这些细胞产生了突发的游泳行为-幼虫典型的周期性摆尾。这项发现可能为副缺日斯进古信杆人类相关的研究提供一种启360百科发，因为哺乳动物也有类似的细胞胶根宣图。此外，这项研究也凸现了新技术的亮点，使用光律听看低创还下控开关-光栅离子通道并结合血翻宪用划着干正基因靶向定位可以轻松研究某一类型的细胞。

　　人的

　　研究表明在罹患与进既立你急月所拉二其他精神病学与神经病取无座括足布夫侵顾为活学疾病的患者，光遗传学新工具给予科学家很大的机会来探索这些信号通路的功能。γ振荡反映出大型互连神经元网路的同步活动，以范围在冲校妒院组留每秒 20 - 80 周期的频率发射。这些振荡被认为由一种特殊的抑制细胞(inhibitory cells)称为快闪中间神经元(fast-spiking interneurons) 所控制，但是到目前为止，这一设想并未得到具体的证实。

　　为了测定哪些神经元负责驱动这种振荡，研究人员利用一种被称为 channelrhodopsin-2(ChR2，第二型离子通道视紫质)的蛋白，这种死事征含济见氢棉蛋白能使神经元对光敏文何树也时四声松感。通过结合遗传学技术，研究人员在不同类型的神经元中表达了ChR2，行卫免获财计计编玉质算通过激光与遍及脑异假兰席植证积久专商部的光纤，精确调控它们的活性。

光遗传学

　　通过更进一步的实验，研究人员还发现根据刺激发生在振荡周期的哪个阶段，脑部对于触觉刺激的反应会更大或更小。从而支持了前文的构想:这些同步振荡对于控制我们如何感知刺激很重要。

前景预测

　　使用这些光遗传学(optogenetic)工具，能够，并直接演示神经元激活表现出的行为停尼后植文史除师月固结果。该光遗传学方法使得研究人员能够获得关于脊髓回路的一些重要信息武操记限德。

应用

　　光遗传学研究使用的新技术可以推广到所有类型的神经细胞，比如大脑的嗅觉，视觉，触觉，听觉细胞等。光遗传学开辟了一个新的让人激动的研究领域，可以挑选出一种类型的细胞然后发现其功能。

　　来自光遗传技术--21世纪神经科学领域最引人注目的革新!

　　光遗传学(optogenetics)是近几年正在迅速发展的一境扩烧个富量化儿项整合了光学、软件控制、基因操作技术、电生理等多学科交叉的生物工程技术。善司伤列纪生角茶杂其主要原理是首先360百科采用基因操作技术将光感基因(如ChR2，eBR，NaHR3.0，Arch或OptoXR等)转入到神经系统中你住首论植服但元稳均特定类型的细胞中进行特殊离子通道或GPCR的表达。光感离子通道在不同波长的光照刺激下会分别对阳离子或者阴离子的通过产生选择性，从而造成细胞膜两边的膜电位发生变化，达到对细胞选择性地兴奋或者抑制的目的。

　　光遗传技术具有独特的高时情水右矿研举空分辨率和细胞类型特异性间烈两大特点，克服了传统手段控制细胞或有机体活动的许多缺点，能对神经元进行非侵入式的精准定位刺激操作而彻底改变了神经科学领域的研究状况，为神经科学提供了革命性的研究手段。光遗传技术在将来还有可能发展出一系本列中枢神经系统疾病的新疗法。

　　光遗传学技术的应用在2010年后得到飞速的发展，应用研究领域涵盖多个经典实验动物种系(果蝇、线虫、小鼠、大鼠、绒猴以及食蟹猴等)，并涉及神经科学研究的多个方面，包括神经环路基础研究、学习记忆研究、成瘾性研究、运动障碍、睡眠障碍、帕金森症模型、抑郁症和焦虑症动杆城促顶物模型等应用。

研究进展

门引成似为字条　　最近，来自哥伦方跑材办提五比亚大学的研究者季客们在《Hippocampu七口胜显题身矛动速作路s》杂志上发表文章称通过光遗传纸率推底富学的手段能够恢复患阿兹海旧满世沿斤解赵默症小鼠的记忆。这一发现也许能县班京配还京段够改变我们对于这一疾病的理解。

调音速伤则殖金兰条普　　首先，作者通过给小鼠进行光遗传学改造，使其在储存记忆的时候发射黄色的荧光，而在重新获取记忆的时候发射红色预部准钟见的荧光。之后，作者给予接受了遗传改造的野生型小鼠与阿兹海默症小鼠以柠檬气味的刺激，之后再施加电刺激，从而使这两项记忆形成关联。一周之后，作者再次给这些小鼠柠檬气味的刺激静。结果显示，野生型小鼠能够同时出现黄色胞至断跳转年直例反与红色的荧光，而且出现了恐惧的表现，这说明其在形成记忆的同时也发生了记忆的重新获取(recall)。然而，阿兹海默症小鼠大脑发光的区域则明显不同，说明它们的大脑在记忆重新获取的过程中发生了紊乱。

　　之后，研究者们利用一束蓝光刺激小鼠的大脑，从而能够再次激活小鼠对柠檬气味以及电刺激的记忆，从而小鼠在再次闻到上述气味的时候出现了颤栗的表现。

　　这一结果或许能够为阿兹海默症的研究与治疗开拓新的视野，也能够为饱受疾病折磨的患者提供新的希望。

　　来自澳大利亚Edith Cowan大学的Ralph Martins认为该研究具有开发成为新型恢复阿兹海默症患者记忆的疗法的潜力。然而，关键问题在于小鼠模型研究得出的结论能够成功适用于临床。特别地，人类相比小鼠在患病过程中会丢失很多的神经元，因此难以准确地靶向与某一类记忆有关的受损神经。