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光遺傳學是一種通過使用光學技術和遺傳技術來實現控制細胞行為的 方法，它克服了傳統的只用光學手段控制細胞或有機體活動的許多缺點，為神經科學提供了一種革命性的研究手段。利用光遺傳技術觀察神經投射；通過組織特異性啟動子實現特定細胞的調控；對實驗動物的創傷遠遠小于傳統方法，且沒有異物侵入組織。
光遺傳學系統的實驗流程如下：
將光敏感蛋白基因在目標細胞內表達：目前已經有公司銷售帶有光敏感蛋白基因的載體病毒。通過直接注射等方式將病毒轉染進入細胞內。病毒攜帶的啟動子等工具基因會將光敏感蛋白表達在細胞膜上。
植入光纖導管或光遺傳電極：向注射病毒的位置植入光纖導管、光遺傳電極、帶有給藥管的光纖導管等。通過光纖導管輸入特定光刺激，以啟動或抑制光敏感細胞。
收集光刺激的結果：光刺激之后的細胞、組織或生物體會出現相應的變化。
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