用光来控制神经活动这一梦想已经在21世纪之初得以实现。2005年，斯坦福大学的卡尔·德赛罗斯实验室最先报道了他们将光敏蛋白表达在哺乳动物细胞上的成功。经过10年的发展，用光控制神经活动的技术已经达到了非常强大的程度。本文将用2017年1月12日发表在《细胞》杂志上的一篇最新研究来作为例子解释这项技术。论文的第一作者是在耶鲁大学做博士后工作的韩雯斐。这项原创研究是寻找小鼠的情绪反应和摄食行为这两个神经通路之间的联系。这就需要在实验中能够人为地启动或关闭小鼠捕食欲望的中枢——中央杏仁核，然后再观察小鼠情绪的反应，从而寻找并建立情绪反应和捕食行为之间的关系。韩雯斐等人如何实现对小鼠中央杏仁核的精确调控呢?而将温顺的小鼠瞬间变为了冷血猎手的途径正是光的使用。

首先，科学家要将中央杏仁核这一神经团变为可以用光控制的对象。科学家是这样做的：首先把小鼠放在手术台上麻醉，将小鼠的头部固定在一个特殊的手术装置上，这个手术装置叫作立体定位仪。它能通过卡住小鼠颅骨的方式将小鼠的头部与标准解剖图谱的位置对应，这样就可以准确定位脑区的位置，比如这个实验中需要定位的中央杏仁核。然后科学家将小鼠头皮剪开，用电钻在颅骨特定的位置钻开几个洞，将一种特殊的药剂注射入中央杏仁核，然后埋入光纤纤维束，这样，光线就能够通过光纤导入到中央杏仁核。

等小鼠在手术后恢复，手术中注入的药物也开始发挥作用，科学家就开始进行下一步的实验。他们将小鼠和模拟小鼠猎物的模型放入同一个盒子。在不给光纤通蓝光的情况下，小鼠对身边那些小木棍、小蟋蟀以及机械仿真小虫都不感兴趣，就自顾自地梳毛、走动。但是，当打开光纤的蓝光开关时，小鼠像变了性格似的，立刻勇猛无敌地扑向潜在的猎物，并毫不犹豫地将蟋蟀的头部撕咬下来。而对照的小鼠未注射过药剂和埋入光纤，它们的反应在光开关打开前后并无明显差别。

在以上的实验过程中，最令你感到奇妙的东西是不是那种特殊的药剂?里面到底装了什么?注入小鼠中央杏仁核的溶液里有一种病毒载体颗粒，载体包裹了编码光敏通道的DNA。这里的病毒载体是对动物无害的、经过实验室改造的病毒，其作用相当于一个微型胶囊，可以将DNA从细胞膜外带到细胞膜内。当光敏通道的DNA进入细胞内，就可以利用细胞自身合成蛋白质的能力，将光敏通道蛋白合成出来。

通过病毒载体转入小鼠体内的光敏通道蛋白(channelrhodopsin,ChR)就是本文要介绍的光遗传技术(optogenetics)的核心。