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儘管臨床醫生和研究人員做出了巨大努力，但我們對精神疾病（全球因死亡或殘疾而導致生命年損失的主要原因）的有限瞭解阻礙了對治療方法的探索，並導致了汙名化。顯然，我們需要精神病學的新答案。但正如科學哲學家卡爾·波普爾 (Karl Popper) 可能說過的那樣，在我們找到答案之前，我們需要提出新問題的能力。換句話說，我們需要新技術。
然而，開發適當的技術是困難的，因為哺乳動物的大腦在複雜性方面是無與倫比的。它是一個錯綜複雜的系統，其中數百億個相互交織的神經元——具有無數不同的特徵和佈線模式——透過精確計時的毫秒級電訊號以及豐富的生物化學信使進行計算。由於這種複雜性，神經科學家對大腦的真正運作方式——特定腦細胞內的特定活動模式如何最終產生思想、感覺和記憶——缺乏深入的瞭解。由此推論，我們也不知道大腦的物理故障如何產生不同的精神疾病，如抑鬱症或精神分裂症。精神疾病的統治正規化——將其定義為化學失衡和神經遞質水平的改變——並不能充分解釋大腦的高速電神經迴路。而且精神疾病的治療在歷史上大多是偶然的：對許多人有幫助，但很少有啟發作用，並且面臨著與基礎神經科學相同的挑戰。
在1979年《大眾科學》的一篇文章中，諾貝爾獎得主弗朗西斯·克里克 (Francis Crick) 認為，神經科學麵臨的主要挑戰是需要控制大腦中的一種細胞，同時保持其他細胞不變。電刺激無法應對這一挑戰，因為電極是一種過於粗糙的工具：它們會刺激其插入部位的所有電路，而不區分不同的細胞型別，而且它們的訊號無法精確地關閉神經元。藥物的特異性也不夠，而且它們的速度比大腦的自然執行速度慢得多。克里克後來在演講中推測，光可能具有作為控制工具的特性，因為它可以用精確計時的脈衝傳遞，但當時沒有人制定使特定細胞對光敏感的策略。
與此同時，在生物學的一個領域中，與哺乳動物大腦的研究相距甚遠，研究人員正在研究微生物，而這些微生物直到很久以後才被證明是相關的。至少在 40 年前，生物學家就知道，一些微生物會產生蛋白質，這些蛋白質直接調節細胞膜上的電荷流動，以響應可見光。這些蛋白質由一組特徵性的“視蛋白”基因產生，有助於從微生物環境中的光中提取能量和資訊。1971 年，當時都在加利福尼亞大學舊金山分校的沃爾特·施托克紐斯 (Walther Stoeckenius) 和迪特·奧斯特海爾特 (Dieter Oesterhelt) 發現，其中一種蛋白質細菌視紫紅質充當單組分離子泵，可以被綠光的光子短暫啟用——一種卓越的多功能分子機器。後來對該蛋白質家族的其他成員——1977 年的鹽視紫紅質和 2002 年的通道視紫紅質——的鑑定延續了 1971 年的最初主題，即單基因、多功能控制。
事後看來，克里克挑戰的解決方案——一種可能大大推進大腦研究的潛在策略——早在他在提出挑戰之前就已經潛伏在科學文獻中。然而，直到 2005 年夏天，這些領域才在新技術（光遺傳學）中融合，該技術基於微生物視蛋白基因，這花費了 30 多年的時間。
光遺傳學是遺傳學和光學技術的結合，旨在控制活組織特定細胞內定義明確的事件。它包括髮現和將賦予光響應性的基因插入細胞；它還包括將光深入輸送到像自由移動的哺乳動物一樣複雜的生物體中的相關技術，將光敏感性靶向感興趣的細胞，以及評估這種光學控制的特定讀數或效果。
光遺傳學讓神經科學家興奮的是，它能夠控制特定細胞型別在特定時間內發生的特定事件——這種精確程度對於生物學的理解至關重要，甚至超越了神經科學。細胞中任何事件的意義只有在組織的其他部分、整個生物體甚至更大環境中發生的其他事件的背景下才具有完全的意義。例如，神經元放電時間即使僅移動幾毫秒，有時也會完全逆轉其訊號對神經系統其他部分的影響。而且，在行為哺乳動物中，毫秒級的時間精度對於深入瞭解正常大腦功能以及帕金森病等臨床問題至關重要。
光遺傳學、醫學和精神病學
世界衛生組織的工作表明，精神疾病是全球因死亡或殘疾而導致生命年損失的主要致殘原因。即使是單一的精神疾病，即重度抑鬱症，也是全球 15 至 44 歲女性致殘的主要原因。但仍然存在很多汙名（這可能與為什麼聽到這種流行病學對許多人來說如此令人驚訝有關）。為什麼有汙名？一個主要原因是我們集體缺乏理解。正如癌症的診斷曾經比現在帶有更多的汙名一樣（也許是因為對癌症的真正“本質”感到困惑、對傳染病的擔憂，甚至是因為將癌症歸咎於患者的人格特徵），對精神疾病缺乏深入瞭解也會導致汙名化，從而進一步減緩在全球人類健康這一巨大問題上的進展。可悲的是，這種缺乏深入瞭解是普遍存在的：在全球範圍內，從普通大眾到最有影響力和最先進的精神科醫生，我們都不知道精神疾病在根本上的“本質”。
舉一個例子：什麼是抑鬱症？例如，與心力衰竭的情況不同，我們沒有很好的模型來解釋抑鬱症代表哪種器官功能障礙。心臟是一個泵，其功能障礙（作為一階近似）與其泵血有關，這是可以很容易理解、測量、建模和調整的。但是，我們對大腦的真正運作方式缺乏深入瞭解，這當然意味著我們不瞭解其故障模式。
我不斷地面對這個挑戰。除了在生物工程系運營一個研究實驗室外，我還是一名執業精神科醫生，我定期使用藥物、治療和電或磁腦刺激的組合來治療患者。在哈佛大學完成本科學習後，我在斯坦福大學獲得了醫學博士和博士學位，專注於突觸電生理學和哺乳動物神經迴路的光學研究。然後，我在斯坦福大學完成了精神病學住院醫師實習期和博士後研究，在那裡我成為一名醫生，並培養了動物行為研究的技能。雖然作為一名醫生，我使用了現代工具（如經顱磁刺激），但這些工具仍然不夠好，最重要的是，它們沒有提供對疾病的深入瞭解，而只是突出了（正如患者一樣）我們的侷限性。我記得一位才華橫溢的年輕大學生患有精神病性抑鬱症，他被腦海中難以理解的聲音和無法控制的奇異想法嚇壞了。我記得一位退休婦女患有嚴重的抑鬱症，以至於她無法微笑，幾乎無法進食，並且對她的孫子孫女沒有反應。我無法以科學的方式解釋這些變化，以及這些患者經歷的治療不幸失敗，這些經歷從未離開我的腦海。
作為 2004 年在斯坦福大學的首席研究員和精神科醫生（並得到了美國國家精神衛生研究所新撥款的支援），我得以組建並啟動一個研究團隊，以解決精確神經控制的技術挑戰。而且，正如科學界經常發生的那樣，我們對新想法的集體需求幫助推動了新技術的發展。被要求反思我們在這裡的光遺傳學工作也提供了一個機會來考慮科學過程的更廣泛意義。
照亮生命
生物學具有利用光來干預生物系統的傳統。研究人員長期以來一直使用一種名為 CALI 的光基方法來破壞並因此抑制選定的蛋白質；例如，雷射也已被用來破壞線蟲 Caenorhabditis elegans 中的特定細胞。相反，貝爾實驗室的理查德·L·福克（Richard L. Fork，在 1970 年代）和哥倫比亞大學的拉斐爾·尤斯特（Rafael Yuste，在 2002 年）報道了用雷射刺激部分破壞細胞膜的神經元的方法。最近，當時在紀念斯隆-凱特琳癌症中心的格羅·米森伯克 (Gero Miesenböck) 以及當時都在加利福尼亞大學伯克利分校的埃胡德·伊薩科夫 (Ehud Isacoff)、理查德·H·克萊默 (Richard H. Kramer) 和德克·特勞納 (Dirk Trauner) 的實驗室採用了多組分系統來利用光調節靶向細胞。例如，他們引入了一種調節神經元的蛋白質和一種在紫外光觸發時會刺激蛋白質起作用的化學物質。
然而，破壞感興趣的蛋白質或細胞顯然會限制實驗選擇；雖然優雅且有用，但依賴多個元件的方法會帶來實際挑戰，並且在哺乳動物中沒有得到廣泛的應用或效用。有必要從根本上轉向單組分策略。事實證明，這種單組分策略無法建立在早期方法的任何部分或方法之上，而是採用了來自微生物的卓越多功能光啟用蛋白質：現在稱為細菌視紫紅質、鹽視紫紅質和通道視紫紅質的蛋白質。
在細菌視紫紅質和嗜鹽菌視紫紅質被科學界認識之後，2000年，日本的 Kazusa DNA 研究所線上釋出了來自萊茵衣藻 (Chlamydomonas reinhardtii) 的數千個新的基因序列。當時在德國雷根斯堡大學的 Peter Hegemann 在審閱這些序列時，注意到有兩個與細菌視紫紅質相似的長序列，他曾預測萊茵衣藻會有一個光啟用離子通道。他從 Kazusa 獲取了這些序列的副本，並請 Georg Nagel（當時在法蘭克福的一位首席研究員）測試它們是否確實編碼離子通道。2002 年，Hegemann 和 Nagel 描述了他們的發現，其中一個序列編碼了一個對藍光敏感的單蛋白膜通道：當被藍色光子擊中時，它會調節帶正電離子的流動。因此，該蛋白質被命名為通道視紫紅質-1，或 ChR1。次年，Nagel 和 Hegemann（以及他們的同事，包括法蘭克福的 Ernst Bamberg）探索了另一個序列，並將編碼的蛋白質命名為“通道視紫紅質-2”，或 ChR2。幾乎與此同時，休斯頓的 John L. Spudich 提供了證據，表明這些基因對於萊茵衣藻的光依賴性反應很重要。但是，這些通道視紫紅質——第三種單組分光啟用離子傳導蛋白——並沒有像前幾十年發現的細菌視紫紅質和嗜鹽菌視紫紅質那樣立即轉化為神經科學的進步。自從 1971 年以來，2002 年之後又平靜地過去了幾年。
許多科學家向我透露，他們曾考慮將細菌或藻類視蛋白基因插入神經元，並嘗試用光來控制改變後的細胞，但最終放棄了這個想法。誠然，在生物學中一切皆有可能，但實際上能夠實現又是另一回事。由於資金挑戰、支援受訓人員職業生涯的低風險專案需求以及其他問題，現代學術科學對風險承擔的門檻非常高。動物細胞不太可能有效或安全地製造這些微生物膜蛋白，而且這些蛋白質幾乎肯定會太慢太弱而無法發揮作用。此外，要發揮作用，這些蛋白質還需要一種額外的輔助因子——一種稱為全反式視黃醛的維生素 A 相關化合物來吸收光子。浪費時間和金錢的風險實在太大了。
儘管如此，對於我在斯坦福大學組建的生物工程研究團隊來說，提高我們對精神疾病狀態下大腦的理解的動力足以證明極高的失敗風險是合理的。作為 2004 年開始在斯坦福大學的首席研究員，我組建了一個團隊，其中包括才華橫溢的研究生 Edward Boyden 和 Feng Zhang（他們現在都是麻省理工學院的助理教授）來應對這一挑戰。我透過成熟的轉染技術，將通道視紫紅質-2 引入培養的哺乳動物神經元中——即將 ChR2 的基因和一種特定的開關或啟動子剪接到一個載體（如良性病毒）中，該載體將新增的遺傳物質運送到細胞中。啟動子可以確保只有選定的神經元型別（例如那些能夠分泌神經遞質穀氨酸的神經元）會表達或製造編碼的蛋白質。
出乎意料的是，實驗效果驚人地好。我們僅使用安全的可見光脈衝，就實現了對細胞動作電位發放模式的可靠、毫秒級精確控制——動作電位是電壓突變或脈衝，使一個神經元能夠向另一個神經元傳遞資訊。2005 年 8 月，我的團隊發表了第一份報告，表明透過引入微生物視蛋白基因，我們可以使神經元精確地對光作出反應。通道視紫紅質（以及我們最終發現的，1971 年的細菌視紫紅質和嗜鹽菌視紫紅質）都被證明能夠有效地、安全地響應光而開啟或關閉神經元。它們起作用的部分原因是哺乳動物組織中天然含有大量的全反式視黃醛——光子啟用微生物視蛋白所必需的一種化學輔助因子——因此除了視蛋白基因之外，無需向目標神經元新增任何東西。微生物視蛋白基因為長期尋求的單組分策略提供了途徑。改善自然
自那以後，由於生態學和工程學的顯著融合，光遺傳工具的數量以及它們的功能多樣性迅速擴充套件。研究人員透過在自然界中搜尋新的視蛋白來將其新增到工具包中；他們還應用分子工程來調整已知的視蛋白，使其在更廣泛的生物體中對不同的實驗更有用。
例如，在 2008 年，我們由 Feng Zhang 領導的對不同藻類物種 — 卡特氏沃爾沃克斯 (Volvox carteri) 的基因組搜尋發現了一種第三種通道視紫紅質 (VChR1)，正如我們與 Peter Hegemann 一起展示的那樣，它對黃光而不是藍光做出反應。透過同時使用 VChR1 和其他通道視紫紅質，我們可以同時控制混合的細胞群，黃光對其中一些細胞施加一種型別的控制，而藍光則向另一些細胞傳送不同的命令。我們現在發現，最有效的通道視紫紅質實際上是 VChR1 和 ChR1 的混合體（完全沒有 ChR2 的貢獻）。我們其他修改過的視蛋白（與 Ofer Yizhar、Lief Fenno、Lisa Gunaydin 以及 Hegemann 和他的學生一起建立）現在包括“快”和“慢”通道視紫紅質突變體，它們可以精確控制動作電位的時間和持續時間：前者可以以每秒 200 次以上的速度驅動動作電位，而後者可以透過單次光脈衝將細胞推入或推出穩定的興奮狀態。我們最新的視蛋白現在也可以響應接近紅外線的深紅光，這種光線聚焦更清晰，更容易穿透組織，並且受試者非常耐受。現在，許多小組也在推進視蛋白工程，包括日本的 Hiromu Yawo、法蘭克福的 Ernst Bamberg 和聖地亞哥的 Roger Tsien 的小組。
現在在各種非動物基因組中發現的許多天然視蛋白基因編碼的蛋白質，哺乳動物細胞無法很好地製造。但是，我小組中的 Viviana Gradinaru 開發了許多通用策略來改進它們的傳遞和表達。例如，“運輸”DNA 片段可以與視蛋白基因捆綁在一起，充當“郵政編碼”，以確保基因被運輸到哺乳動物細胞內的正確隔室，並正確翻譯成功能蛋白質。這種通用的方法有助於解鎖微生物視蛋白基因的廣泛生態資源。
分子工程還將光遺傳控制擴充套件到細胞的電行為之外，擴充套件到明確的生化事件。所有獲得批准的醫療藥物中有很大一部分作用於一類稱為 G 蛋白偶聯受體的膜蛋白。這些蛋白質會感知細胞外訊號化學物質，例如腎上腺素，並透過改變細胞內生化訊號（如鈣離子）的水平以及細胞的活性來做出反應。透過將來自視紫紅質分子的光敏域新增到 G 蛋白偶聯受體中，2009 年初，Raag Airan 和我實驗室的其他成員發表了一組稱為 optoXRs 的受體，它們對綠光快速反應。當使用病毒將單組分 optoXR 基因插入實驗室齧齒動物的大腦中時，實現了對定義的生化途徑的第一個細胞型別特異性快速光學控制，甚至可以在自由移動的哺乳動物中工作。現在，許多實驗室也在探索對定義的生化事件的光學控制，這為生物學中幾乎每個細胞和組織的光遺傳學打開了大門。
藉助我們在 2006 年和 2007 年開發併發布的纖維光學工具，研究人員現在可以將光傳遞到大腦的任何區域（無論是表面還是深層），以在自由移動的哺乳動物中進行光遺傳控制。為了實現對光遺傳控制引發的動態電訊號的同步讀數，我們還發布了毫秒級的儀器，這些儀器是光纖和電極的整合混合體（“光電極”）。光學刺激和電記錄之間可以產生長期的協同作用，因為可以將兩者設定為互不干擾。例如，我們現在可以同時直接觀察參與運動控制的神經迴路中不斷變化的電活動，同時我們正在使用微生物視蛋白光學控制這些迴路。我們的光遺傳輸入和神經迴路的電輸出測量越豐富和複雜，我們就能越有力地推斷神經迴路的計算和資訊作用，以及它們如何轉換我們的訊號。
重返精神病學
光遺傳學作為一種研究工具的重要性，特別是與其他技術結合使用時，繼續快速增長。除了向全球 700 多個實驗室分發這些不同的工程視蛋白基因 ( http://www.optogenetics.org ) 之外，我的學生在過去幾年中一直努力開發和提供光遺傳學指導。我們發現，儘管光遺傳學需要不尋常的技術組合，但基本原理可以在實驗室的重點實踐課程中教授，這加快了該技術的好處。來自世界各地的科學家前來實踐光遺傳學並返回其所在機構，他們在那裡充當當地知識和智慧的來源，從而在全球範圍內的不同環境和挑戰中得到應用。
一個意想不到的應用示例涉及腦成像。近年來，神經科學基於稱為功能性磁共振成像 (fMRI) 的腦掃描技術取得了許多進展。這些掃描通常被認為提供了對神經活動在各種刺激下詳細分佈的對映。然而，嚴格來說，fMRI 僅顯示大腦不同區域血液含氧量的變化；這些變化只是實際神經活動的代表。因此，人們一直對這些複雜的 fMRI 訊號是否可以由區域性興奮性神經活動增加觸發的問題存在一些揮之不去的疑問。然而，今年 5 月，我的實驗室使用光遺傳學和 fMRI 的組合（稱為 ofMRI）來驗證區域性興奮性神經元的放電足以觸發 fMRI 掃描器檢測到的複雜訊號。此外，ofMRI 可以以以前使用電極或藥物無法實現的精確度和完整性來繪製工作神經迴路的圖譜。因此，光遺傳學正在幫助驗證和推進神經科學和精神病學領域的大量科學文獻。
光遺傳學也被用來控制一種被認為與嗜睡症有關的神經元（下丘腦泌素細胞），這是光遺傳學在自由移動的哺乳動物中的首次應用。我們發現，這些神經元中特定型別的電活動會引發複雜的覺醒轉變。光遺傳學還被用來幫助確定製造多巴胺的神經元如何產生獎勵和愉悅感。在這項與 Hsing-chen Tsai、Feng Zhang、Antonello Bonci、Garrett Stuber 和 Luis de Lecea 的合作中，我們在自由行為期間以不同的時間模式在小鼠中光遺傳驅動了明確的多巴胺神經元，並發現了足以驅動強化行為的引數（例如，在沒有任何其他線索或獎勵的情況下，健康的動物只是選擇花更多時間在他們接受過特定型別的多巴胺神經元光遺傳爆發活動的地方）。這項工作與抑鬱症（正如我的抑鬱症患者再也無法享受見到孫輩的樂趣，否則那是人類已知最有益的體驗之一）和藥物濫用以及健康獎勵過程中涉及的享樂（與快樂相關的）病理學有關。
光遺傳學方法也提高了我們對帕金森病的理解，帕金森病涉及大腦某些運動控制迴路中資訊處理的紊亂。自 20 世紀 90 年代以來，一些帕金森病患者透過一種名為腦深部刺激的療法得到了緩解，該療法使用一種類似心臟起搏器的植入裝置，將精確計時的振盪電刺激應用於大腦深處的某些區域，例如丘腦底核。然而，這項技術在治療帕金森病（以及其他多種疾病）方面的潛力受到了一定限制，因為電極會無選擇地刺激附近的腦細胞，而且醫學界對應該應用哪些刺激的理解還遠遠不夠。然而，最近，我們使用光遺傳學來研究帕金森病的動物模型，並對患病迴路的性質和治療干預的機制有了基本的瞭解。例如，我們發現腦深部刺激在靶向細胞之間的連線（影響大腦區域之間的活動流動）時可能最有效，而不是靶向細胞本身。而且，我們與加州大學舊金山分校的 Anatol Kreitzer 合作，他在大腦運動迴路中功能性地繪製了兩條通路：一條減緩運動，另一條加速運動，可以抵消帕金森病狀態。
我們也瞭解瞭如何刺激一種細胞，即新皮質小白蛋白神經元，來調節大腦活動中每秒 40 次迴圈的節律，稱為伽馬振盪。科學界早就知道，精神分裂症患者的小白蛋白細胞發生了改變，並且伽馬振盪在精神分裂症和自閉症中都是異常的，但是這些關聯（如果有的話）的因果意義尚不清楚。透過使用光遺傳學，我的小組中的 Vikaas Sohal 和張鋒（以及麻省理工學院的李慧和 Chris Moore 以及我們的其他合作者）表明，小白蛋白細胞與其他細胞型別合作，有助於調節伽馬波。反過來，這些波可以增強資訊在皮層迴路中的流動。在我的精神分裂症患者中，我看到的資訊處理問題顯然很明顯，其中平凡的隨機事件被錯誤地視為更大主題或模式的一部分（資訊問題可能導致妄想和妄想症）。這些患者可能遭受內部“通知”機制的某種故障，該機制會在自發產生的想法時通知我們（資訊問題可能導致“聽到聲音”這種可怕現象）。相反，在我的自閉症譜系疾病患者中，我看到的資訊處理過於受限，而不是資訊中不恰當的廣泛聯絡：他們只關注物體、人、談話等的一部分，從而錯過了大局。這些資訊處理的失敗可能會導致溝通和社交行為的失敗，而對大腦節律的更好理解為這些複雜疾病提供了見解。
作為一名醫生，我發現這項工作令人興奮，因為我們正在將工程原理和定量技術應用於看似“模糊”但具有破壞性和棘手的精神疾病。因此，光遺傳學正在幫助精神病學朝著網路工程方法發展，在這種方法中，大腦的複雜功能（及其產生的行為）被解釋為神經系統的特性，這些特性是從組成細胞和迴路的電化學動力學中產生的。因此，它從根本上改變了我們對興奮性組織在健康和疾病中如何發揮作用的理解。我們已經從細菌視紫紅質走了很長一段路，確實如此。
意想不到的收穫
科學家們花費大量時間思考的不僅是他們自己的實驗室和他們自己的領域，還有關於如何進行科學研究的更一般性問題。在大型且多樣化的科學聚會（例如，參加人數超過 30,000 人的神經科學學會年會）上，我偶爾會聽到一些同事因該領域的多樣性而感到不知所措，他們會採取辯護者的立場，並建議將成千上萬的科學家集中在一個大型且緊急的專案上可能更有效，例如，消除阿爾茨海默病。實際上，科學中的一個常見話題和政策制定考慮的是，多樣化的探索還是大規模的重點努力應該占主導地位的程度。即使對於小型重點努力，資助機構和科學組織應該在多大程度上設定科學議程並指導研究人員？毫無疑問，定向方法和探索性方法都有價值，作為一名執業精神科醫生，我充分理解定向努力的緊迫性。正如它們對我所做的那樣，臨床需求可以並且應該推動和激發基礎科學和工程。
但是，應該如何準確地實現這種啟發呢？光遺傳學的故事提供了一個強有力的論據。即使像克里克那樣設想了靶向神經元光學控制的概念，也沒有預測到需要對微生物膜進行數十年的純基礎研究。最重要的是，我們不可能預測古菌或藻類生物學對我們理解帕金森病及其治療的影響。在人類走向理解自然世界的令人振奮的歷史中，現在仍然為時過早。
研究越定向和有針對性，我們就越有可能減緩我們的進步，並且越能確定真正具有顛覆性的想法可以產生的遙遠而未知的領域將完全與我們共同的科學之旅隔絕。純粹的定向資金將對最遠離人類健康（例如古菌生物學）的領域產生最不利的影響，但甚至會阻礙明顯與人類健康和疾病相關的領域，例如神經科學。具有諷刺意味的是，即使可以將 30,000 名科學家引導到一個共同的目標，專注於該目標的行為本身也可能確保無法實現該目標。
這些目標的重要性和緊迫性不應被低估。維護一個健康、不受約束的研究社群對我們的社會和全球健康的好處將以多種方式體現出來，從對精神疾病的洞察到對環境的保護。考慮一下基礎科學的重要性，當被歪曲時，它可能會非常容易受到批評，就像光遺傳學的案例一樣，它可能會被不討好地描述為花錢研究池塘浮渣中的基因。再次考慮一下保護生物多樣性的重要性，就像在嚴酷、荒涼且毫無用處的撒哈拉鹽湖中，一些最有用的視蛋白就起源於此。再次考慮一下腦部疾病的恥辱感，它與我們缺乏理解緊密相關。
在經典的微生物視蛋白研究中，我們為現代世界找到了意義，不僅對科學，而且對醫學和精神病學，這為環境保護、保護生物多樣性和純粹的理解探索做出了有力而明確的宣告。而光遺傳學的旅程表明，在我們已經走過或經過的地面下，可能存在著被現代社會忽視的必要工具，這些工具將使我們能夠繪製出前進的道路。有時，這些被忽視或過時的工具正是最需要的，例如舊的、稀有的、小的和弱的工具。
多年前（在一段不受約束的閱讀期間），我在《生物化學年鑑》中偶然發現了哈佛大學生物化學家尤金·肯尼迪對他的職業生涯的思考，以及過去與未來、老年與新生、人類身體的死亡與藝術和科學的不朽之間的緊張關係。肯尼迪總結說：“幾乎每一位科學家都會面臨默默無聞的命運，因為一代人的工作幾乎無痕地融入下一代人的工作，這是為其永無止境的進步，即人類理性的偉大長征所付出的一點代價。感覺自己為這項偉大的事業做出了貢獻，無論規模多麼小，都是一天辛勤勞動的足夠回報。” 我只想在此宏偉的感言中補充一點，上面講述的光遺傳學的故事傳達了一個有力而清晰的資訊。在我們推動科學事業前進的過程中，我們絕不應忘記我們不知道這次漫長的征程將把我們帶向何方，或者我們需要什麼才能到達那裡。
相關連結:
光遺傳學資源中心
www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics/index.html
微創腦刺激
www.nature.com/nature/journal/v466/n7310_supp/box/466S15a_BX2.html
光遺傳學新聞
www.forbes.com/forbes/2010/0719/opinions-lasers-algae-bioengineering-ideas-opinions.html www.stanford.edu/group/dlab/news.html www.hfsp.org/PDF_Files/Press%20release%20-%20Nakasone%20Award%202010%20to%20Karl%20Deisseroth_final.pdf
關於微生物視蛋白光遺傳學的講座
www.stanford.edu/group/dlab/karlsfntalk.html www.youtube.com/watch?v=C8bPbHuOZXg Karl Deisseroth 是斯坦福大學生物工程和精神病學系的成員。他因開發微生物視蛋白和光遺傳學而獲得 2010 年國際中曾根獎。