遺傳(chuán)學（Optogenetics），即結(jié)合遺(yí)傳工程(chéng)與(yǔ)光來操作個別(bié)神經(jīng)細胞的(dí)活性，發現腦部如何產(chǎn)生γ波(bō)（gamma oscillations），並(bìng)為它們(mén)在調控腦(nǎo)部功能中的角(jiǎo)色提供新(xīn)證據(jù)，這(zhè)將有助(zhù)於(yú)發展一(yī)係列腦相(xiāng)關(guān)失調(tiáo)的新療(liáo)法。

光遺傳學(xué)融(róng)合了光學及遺傳學的技(jì)術，控製特定(dìng)細(xì)胞在(zài)空(kōng)間(jiān)與時間上(shàng)的(dí)活動。其(qí)時(shí)間(jiān)上程度可達到厘秒，而空(kōng)間上(shàng)則能達(dá)到單(dān)一細胞大(dà)小。2010年(nián)光遺(yí)傳學被(bèi)Nature Methods選為(wéi)年度(dù)方(fāng)法(fǎ)，同年被(bèi)Science認為是(shì)近(jìn)十年來的(dí)突(tū)破(pò)之(zhī)一(yī) 。

光遺傳(chuán)學是由斯坦福大學(xué)的(dí)研究(jiū)人(rén)員開(kāi)始(shǐ)用(yòng)於研(yán)究(jiū)小鼠大腦(nǎo)的，他們將(jiāng)這項技術(shù)稱(chēng)之(zhī)為Optogenetics（optical stimulation plus genetic engineering 光刺激(jī)基(jī)因工(gōng)程/光(guāng)遺(yí)傳學），這(zhè)個技術(shù)的關(guān)鍵是(shì)：科(kē)學(xué)家們(mén)必須(xū)事前向(xiàng)小白鼠(shǔ)體內注射(shè)一(yī)種植物基(jī)因，這種(zhǒng)基因能夠對不(bù)同(tóng)顏色光的(dí)刺激(jī)作出(chū)敏感(gǎn)的反(fǎn)應，還(huán)能通(tōng)過自(zì)生(shēng)特性感染(rǎn)類似(sì)的(dí)細胞。

使(shǐ)用(yòng)這些光遺傳(chuán)學(xué)（optogenetic）工具，能夠激活清醒哺乳(rǔ)動物(wù)的單一(yī)神(shén)經元(yuán)，並直(zhí)接(jiē)演(yǎn)示神經元激(jī)活表(biǎo)現(xiàn)出(chū)的行為結(jié)果(guǒ)。這一光(guāng)遺(yí)傳(chuán)學(xué)方(fāng)法使(shǐ)得(dé)研(yán)究(jiū)人員能夠獲(huò)得(dé)關(guān)於(yú)脊髓回(huí)路(lù)的(dí)一些(xiē)重要(yào)信(xìn)息(xī)。這種(zhǒng)新(xīn)技術可(kě)以(yǐ)推(tuī)廣(guǎng)到(dào)所(suǒ)有類型的神(shén)經(jīng)細胞(bāo)，比如大腦(nǎo)的(dí)嗅覺，視覺，觸(chù)覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)細(xì)胞(bāo)等。光遺(yí)傳(chuán)學(xué)開(kāi)辟(bì)了一(yī)個新的(dí)讓人激動的研(yán)究領(lǐng)域，可(kě)以挑(tiāo)選出一(yī)種類型的(dí)細胞(bāo)然(rán)後(hòu)發(fā)現(xiàn)其(qí)功能(néng)。

當(dāng)然現在說(shuō)用於人體實(shí)驗(yàn)還(huán)為(wéi)時尚(shàng)早，但是已經有(yǒu)一(yī)些(xiē)研究成果已經(jīng)開(kāi)始逐漸走(zǒu)向臨(lín)床(chuáng)應(yīng)用。 比如，斯(sī)坦福(fú)大學(xué)神經(jīng)病Amit Etkin正(zhèng)在努力(lì)促(cù)進(jìn)有關(guān)齧齒類(lèi)動(dòng)物焦慮(lǜ)症研究(jiū)成果(guǒ)的(dí)轉(zhuǎn)化，以利用(yòng)現有工具改善(shàn)人類(lèi)相(xiāng)關疾病(bìng)的治(zhì)療(liáo)。他(tā)采(cǎi)用(yòng)的是經顱磁(cí)刺(cì)激技術，希(xī)望能(néng)夠像(xiàng)激活小鼠(shǔ)大(dà)腦杏仁核(hé)區(qū)域(yù)的神經(jīng)回路(lù)從而減輕它們的焦慮症狀那樣來(lái)激(jī)活人腦中類似的回(huí)路。雖(suī)然(rán)這種技術不如(rú)光遺傳(chuán)學技術(shù)有針(zhēn)對性，但(dàn)卻(què)具有(yǒu)非侵入性(xìng)的優點。 

無論(lùn)如何(hé)，光遺(yí)傳(chuán)學開(kāi)辟(bì)了(liǎo)一個讓(ràng)人激動的新研究領(lǐng)域(yù)，一(yī)些研究人員已經(jīng)開始設(shè)想，如(rú)果能(néng)夠克服生物(wù)醫學的挑(tiāo)戰(zhàn)，確保新基(jī)因安全(quán)地遞送(sòng)到人(rén)體(tǐ)內(nèi)，基於(yú)光遺(yí)傳(chuán)學的治(zhì)療方(fāng)法將(jiāng)直接(jiē)應用於人(rén)類(lèi)。 

座落(là)於(yú)美(měi)國(guó)加州的Mightex公(gōng)司(sī)，於2012年推(tuī)出了(liǎo)世(shì)界上*款(kuǎn)令(líng)人激(jī)動的(dí)多波(bō)長五(wǔ)維(wéi)可(kě)調光(guāng)源(yuán)，可以用(yòng)於(yú)光(guāng)遺(yí)傳學(xué)領域。

1. In Vivo Optogenetics：對於活(huó)體光(guāng)遺(yí)傳學來(lái)說(shuō)，光纖耦(ǒu)合(hé)的LED光源可(kě)以把光導入到(dào)特定(dìng)的神經元(yuán)上去(qù)，而不會對(duì)其(qí)他(tā)的神(shén)經(jīng)元造成(chéng)幹擾。進而，多波長(cháng)的光纖(xiān)耦(ǒu)合LED光源可(kě)以使(shǐ)得在不改變(biàn)空間(jiān)位置(zhì)的(dí)前提(tí)下，不(bù)同波長(cháng)的光(guāng)通(tōng)過同一根光(guāng)纖(xiān)耦合導入到(dào)神(shén)經元上(shàng)，讓(ràng)科(kē)研(yán)實驗變得(dé)非常(cháng)的方(fāng)便。Mightex公司的FCS和WFC係列(liè)LED光(guāng)源(yuán)正是為此所專門(mén)設(shè)計(jì)。

2. In Vitro Optogenetics：對於體外(wài)光遺(yí)傳學來說，為了(liǎo)能夠刺(cì)激單個的(dí)神(shén)經(jīng)元，因(yīn)此需要顯(xiǎn)微(wēi)鏡(jìng)來達(dá)到一定(dìng)程度上(shàng)的(dí)空(kōng)間(jiān)分辨率，對(duì)於光源(yuán)來說，需要在顯微鏡的視(shì)場中(zhōng)對不(bù)同(tóng)神經(jīng)元的刺激進(jìn)行(háng)的(dí)控(kòng)製(zhì)。Mightex公司(sī)的(dí)Polygon400 DSI多(duō)波長(cháng)五維可(kě)調光源(yuán)正(zhèng)是(shì)為此而設(shè)計。

Mightex公(gōng)司的(dí)Polygon400光(guāng)源內(nèi)嵌(qiàn)有非常*的光學係(xì)統，能(néng)夠把來自(zì)於LED的(dí)光傳(chuán)遞到DLP平台然後(hòu)又通過顯(xiǎn)微鏡到(dào)達(dá)樣(yàng)品表(biǎo)麵(miàn)，這種係(xì)統化的設(shè)計可以使得在保持有限(xiàn)衍射(shè)圖像(xiàng)性能(néng)的前(qián)提下(xià)達到(dào)zui大(dà)的(dí)光強度(dù)。

同時，由於(yú)Optogenetics對於時間性(xìng)能會有一定的要求，因(yīn)此即(jí)便在超過(guò)4000fps的刷新率以及快速切換的LED情況(kuàng)下(xià)，Ploygon400仍然能(néng)夠(gòu)以(yǐ)微(wēi)秒的精(jīng)度(dù)來(lái)對光源(yuán)進(jìn)行(háng)控(kòng)製(zhì)；同(tóng)時(shí)，用戶可(kě)以(yǐ)從400-700nm的(dí)範(fàn)圍內(nèi)zui多(duō)3個LED波(bō)長(cháng)內置於光(guāng)源引擎中(zhōng)。

而以上的種種控製(zhì)，都可以通過Ploygon400自(zì)帶(dài)的(dí)軟件很容易的完(wán)成(chéng)並由用(yòng)戶(hù)進(jìn)行為便(biàn)捷的(dí)控製(zhì)，包含了時間特性(xìng)，強度特(tè)性，波長特性(xìng)，X以(yǐ)及Y軸的(dí)移(yí)動特(tè)性(xìng)。

Polygon400性能規格

可用(yòng)的(dí)LED波長(cháng)和輸(shū)出功(gōng)率(shuài)
 

控製(zhì)和(hé)時間

如何(hé)選擇型號(hào)？

參考型號(hào)價(jià)格
      
 

目前(qián)，這款Polygon400光源已(yǐ)經為(wéi)數(shù)不少(shǎo)的研(yán)究人(rén)員購買並正在使用。

除(chú)了(liǎo)上述提(tí)到的Polygon400光源(yuán)，針對(duì)於(yú)光遺(yí)傳(chuán)學(xué)應用(yòng)，Mightex公司還(huán)有(yǒu)價格比較低廉的單波(bō)長與多(duō)波(bō)長(cháng)光(guāng)纖(xiān)耦合LED供(gōng)選(xuǎn)擇(zé)。