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光遗传学是一种通过使用光学技术和遗传技术来实现控制细胞行为的 方法，它克服了传统的只用光学手段控制细胞或有机体活动的许多缺点，为神经科学提供了一种革命性的研究手段。利用光遗传技术观察神经投射；通过组织特异性启动子实现特定细胞的调控；对实验动物的创伤远远小于传统方法，且没有异物侵入组织。
光遗传学系统的实验流程如下：
将光敏感蛋白基因在目标细胞内表达：目前已经有公司销售带有光敏感蛋白基因的载体病毒。通过直接注射等方式将病毒转染进入细胞内。病毒携带的启动子等工具基因会将光敏感蛋白表达在细胞膜上。
植入光纤导管或光遗传电极：向注射病毒的位置植入光纤导管、光遗传电极、带有给药管的光纤导管等。通过光纤导管输入特定光刺激，以启动或抑制光敏感细胞。
收集光刺激的结果：光刺激之后的细胞、组织或生物体会出现相应的变化。
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