光遺傳學（optogenetics）又稱光刺激基因工程（optical stimulation plus genetic engineering），是一種通過光學和遺傳學技術在活體動物腦內精準控制細胞行為的技術。由于其高度的時空特異性，光遺傳技術廣泛應用于神經科學研究領域。

 2010年，光遺傳學技術榮膺Nature Methods 年度生命科學技術。 2010年，被Science認為是近十年的突破之一。 光遺傳學技術再次被Nature Methods評為2016年值得關注的八項技術之一。 未來，光遺傳技術將對神經及精神領域疾病的治療及神經科學以外的組織功能研究貢獻更多力量。

一、光遺傳學之前

 1979年，Francis Crick提出，神經科學領域急需開發出一種控制技術，進而在不改變其它條件的情況下對大腦里的某種細胞進行操控。由于電刺激信號（electrode）無法對細胞進行精確的定位刺激，而化學藥物起效速度慢，無法精確定時控制，于是Crick考慮是否可以利用光控技術。雖然微生物學家們早已發現一些可以表達可見光敏蛋白（visible light-gated protein），但當時還沒人將此聯系在一起。

二、光遺傳學

1.光遺傳學的發展歷程

 2005年8月Karl Deisseroth實驗室發表的一篇文章為神經領域的科學家們帶來了一項期待已久的新技術——光遺傳學技術。這項技術的實現基于單組分控制工具——光敏蛋白的發現。

2.光遺傳學原理

 2005年8月Karl Deisseroth實驗室發表的一篇文章為神經領域的科學家們帶來了一項期待已久的新技術——光遺傳學技術。這項技術的實現基于單組分控制工具——光敏蛋白的發現。

 利用光敏通道蛋白在微秒級別通過光控制某一特殊類型的神經元。當使用特定波長的光照射神經元時，細胞膜上的光敏感離子通道將加速細胞與細胞外界區域間陽離子與陰離子的交換。光遺傳學實際上是通過基因改造，使特定的神經元細胞展現出光敏感特性，同時不改變細胞的其他生理學特性。

光遺傳學的基本原理（以ChR2和NpHR為例）

3、光遺傳學操作步驟

 在光遺傳操作中，細胞會表達特定的編碼光敏蛋白的基因，然后使用光來改變細胞的行為。光遺傳學技術的應用主要包括以下幾個關鍵步驟：

4、光遺傳學所需的輔助技術

光遺傳學技術包括的范圍是廣泛的。主要包括以下幾種。

5、光遺傳學技術的優勢——高時空分辨率

 光遺傳學技術在根本上解決了如何精確調控細胞行為的問題。這基于其具有高度時空特異性的優勢。光遺傳學技術在時間上控制精度可達毫秒（ms）級別，空間精度可達單個細胞級別，是電信號刺激和化學藥物所無法比擬的。

6、維真生物光敏通道蛋白

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