在三百年前，路易吉·加尔瓦尼（Luigi Galvani）发现，将电力应用于青蛙的腿上会导致它抽搐。这是因为神经细胞（称为神经元）通过产生然后沿每个神经元的长度传播的电脉冲来起作用。电脉冲称为“动作电位”。
长期以来，科学家长期以来使用微小的电极将电脉冲应用于神经元，以迫使它们发射指挥。他们用它来研究了一些神经元如何连接在一起，甚至绘制了大脑控制的哪些部位。
但是，大脑所做的不仅仅是控制我们的身体运动。它思考和记住，并处理来自我们的感觉器官（眼睛，耳朵等）的所有传入信号。直到大约25年前，我们对大脑的执行方式也不多，甚至是这些任务中最普通的任务 - 例如回忆起名字或识别朋友的脸。
现在很快变化了。科学家正在使用各种工具和技术来研究动物的大脑。尤其是小鼠是一个常用的测试主题，因为它是一种哺乳动物，其基本脑结构与人类类似。
光遗传学点亮神经科学
神经科学家工具箱中的最新方法称为光遗传学。它导致神经使用光而不是电极发射。为此，科学家使用一种称为Opsin的特定蛋白质分子。具体来说，这些是当光击中时反应的蛋白质。
在2005年，神经科学家Karl Deisseroth，Ed Boyden及其同事表明，您可以在包括小鼠在内的基因工程动物（包括小鼠）开发融合Opsins并因此对光刺激变得敏感的神经细胞。更重要的是，他们精确地操纵了基因工程，以便可以准确选择哪种类型的神经细胞“表达”哪种类蛋白。
，就像这样，您现在可以通过在其上闪耀某种颜色的光，而不是通过将电极实际连接到神经来发射活小鼠中的神经细胞。另外，您可以使用不同的OPSIN来防止神经发射其他颜色的光线。那就是光遗传学。
Lasers provide a light touch for optogenetics
光遗传学的最大优势是，光是一种非接触式和选择性工具，其侵入性远不及物理电极。可以在不伤害它的情况下，可以在主体动物上迅速移动光。另外，如果是天博体育app下载的光，它可以将其聚焦到一个很小的位置，以便仅刺激大脑的一个非常特定的部分（或被驱动）。
最先进的光遗传学实验使用超快天博体育app下载器，例如COHERENT MONACO。超快天博体育app下载器的优点是，它们可以通过利用称为“多光子激发”的效果来选择性地激发鼠标大脑中的单个神经元。另外，用于此技术的红外光有效地渗透到脑皮质中。
越来越多地，神经科学家投射了由计算机算法控制的多个天博体育app下载点的模式。这使他们能够刺激数百个精确靶向的神经元，并确切地看到它们如何相互作用。遵循实际发生的方式是使用各种多光子激发（MPE）显微镜技术，基于像连贯的天博体育app下载器Axon或变色龙系列与摩纳哥结合。
最终，神经科学家将能够实时测量大量的神经元相互交流和相互作用。因此，在人们首次意识到神经使用电脉冲发挥作用的近250年后，科学家最终弄清楚了小鼠的大脑如何决定是向右还是向左转。现在，如果我们能记住我们离开车钥匙的地方...
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