本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
這種科技創新，如果放在我還是一個充滿希望的年輕科學作家時，會讓我覺得“酷！”。但現在像“強迫症與光遺傳學：點亮大腦以關閉行為”這樣的故事卻喚起了我這個老頑固的一面。
這篇專欄文章，出自我的《大眾科學》共同博主Scicurious之手，實際上出色地描述了快速發展的光遺傳學領域的最新進展。光遺傳學涉及調整神經元的基因，使其對光敏感。研究人員可以透過插入大腦的發光裝置刺激神經元，從而觸發或抑制神經元的放電。
光遺傳學是一項技術精湛的技術，十年前誕生於遺傳學、光學、神經科學和材料科學的融合。（如需概覽，請參閱斯坦福大學卡爾·戴瑟羅斯撰寫的《大眾科學》文章，他是光遺傳學的領導者。）原則上，光遺傳學可以比傳統的植入電極，更不用說藥物、經顱電磁刺激或電休克療法（又名休克治療）更精確地操縱大腦。
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研究人員正在探索光遺傳學在理解和治療*廣泛的腦部疾病方面的潛力，包括強迫症（Scicurious專欄的重點）、抑鬱症、精神分裂症、帕金森病和創傷後應激障礙。就在上個月，麻省理工學院的一個小組報告說，他們在光遺傳學改造的小鼠中植入了虛假記憶，一位外部研究人員稱這項工作“真令人震驚”。[*大多數關於光遺傳學的報道都側重於其在基礎研究而非治療方面的潛力。請參閱下面的澄清。]
的確，光遺傳學激發了許多溢美之詞的報道。科學作家埃德·揚稱之為“革命性的”，大衛·多布斯將最近的一項實驗描述為“非常有趣”和“可能非常重要”。在他最近為“科學主義”辯護的文章中，我上週抨擊了科學主義，心理學家史蒂芬·平克提到了光遺傳學，當他讚揚“可以用光點控制的基因工程神經元”時。
“街頭傳言說，諾貝爾獎指日可待，”物理學家倫納德·姆洛迪諾夫熱情洋溢地說，並補充說光遺傳學“註定要改變我們治療精神疾病的方式，甚至最終改變我們理解自身作為人類的方式。”
那麼我對光遺傳學有什麼問題呢？實際上，我有很多問題。首先是過度的吹噓。要使光遺傳學成為治療精神疾病的有效方法，您需要了解有關疾病神經基礎的具體知識。您必須知道哪些神經元或神經迴路過度活躍或活動不足或以其他方式異常。
但是我們缺乏關於抑鬱症、精神分裂症、躁鬱症或任何其他主要精神疾病的此類知識。正如美國國家精神衛生研究所所長最近承認的那樣，數十年的研究尚未發現任何主要精神疾病的明確的生理——即神經、遺傳或化學——相關性。如果我們不知道要操縱什麼，一種大腦操縱技術如何緩解精神疾病呢？
當然，光遺傳學的愛好者希望光遺傳學本身可以透過改進用於探測大腦的傳統電極系統來產生這種知識。植入電極系統可以緩解某些患者的帕金森病、強迫症、抑鬱症和其他疾病的症狀。深部腦刺激已謹慎地用於臨床應用，因為它不可靠，並且經常導致感染和其他嚴重併發症。
光遺傳學方法可能至少與基於電極的方法一樣成問題。光遺傳學不僅需要在人們的頭骨上鑽孔並將裝置插入他們的大腦；它還涉及用病毒或其他方法改變腦細胞的DNA，這使得光遺傳學比基於電極的系統更不可預測和更具侵入性。此外，雖然傳統的電極可以同時操縱和監測神經元，但光遺傳學需要單獨的裝置來刺激和測量神經活動。
這引出了我對光遺傳學的一個更深層次的問題：當這個國家數千萬的人仍然負擔不起體面的醫療保健時，我無法對一項極其高科技、前景廣闊的生物醫學“突破”——涉及複雜且因此昂貴的基因療法和腦外科手術——感到興奮。
正如我從不厭倦提醒讀者的那樣，美國的人均醫療支出遠高於世界上任何其他國家。然而，我們的預期壽命與古巴大致相同，古巴的人均醫療支出不到我們的十七分之一。技術，遠非解決我們醫療保健難題的方案，而是問題的一部分。昂貴的高科技檢測和治療方法推高了醫療成本，同時往往損害了人們的健康。
如果光遺傳學療法最終被證明是可行的，我猜想它們將為富人保留——或者可能為美國士兵，包括受傷的和健康的。正如我最近指出的，五角大樓是美國大腦研究的主要資助者。國防高階研究計劃局正在資助斯坦福大學、布朗大學和其他地方的光遺傳學研究。
我希望您在下次閱讀像“大腦中的雷射燈光秀”這樣的故事時，記住所有這些警告，心理學家和紐約客博主加里·馬庫斯在其中稱光遺傳學為“天賜之物”，使研究人員能夠“指導大腦內部光誘導神經活動的交響曲”。饒了我吧。或者正如老紐約客過去常說的那樣：“阻止這個比喻！”
後記：本專欄的一些評論員認為，光遺傳學研究人員從未聲稱該技術可能用於治療人類的精神障礙。以下是研究人員討論治療應用的例子。
*在2010年《神經科學雜誌》上發表的一篇文章“內側前額葉皮層光遺傳學刺激的抗抑鬱效果”中，包括斯坦福大學的卡爾·戴瑟羅斯在內的13位研究人員指出，“隨著辨別特定正常皮層活動模式的電生理資料的獲得，將有可能誘導特定的活動模式（例如，透過光遺傳學啟用、直接腦刺激或藥物操縱）來消除臨床抑鬱症過程中表現出的某些行為障礙（例如，快感缺失、社交退縮等）。”
在2011年的TED演講中，麻省理工學院的光遺傳學先驅埃德·博伊登談到了“光學神經控制療法”和“光學假體”對廣泛的腦部疾病（尤其是癲癇和失明）的承諾。他將他對小鼠的實驗稱為“臨床前測試”。
在牛津大學2013年的新聞稿中，光遺傳學先驅格羅·米森伯克指出，光遺傳學“可能是一種識別導致特定疾病的神經細胞群作為藥物靶點的方法。在更遙遠的將來，可能會有可能直接在人體中使用光遺傳學操作，以恢復因損傷或疾病而受損或喪失的神經訊號。”
在2011年發表在醫學假設上的一篇綜述文章中，以色列理工學院的精神病學家阿維·佩萊德提出：“鑑於新的光遺傳學技術，現在是認真考慮精神分裂症患者大腦中可選干預靶點的時候了……對精神分裂症的光遺傳學干預應從前額葉皮層和蒼白球-丘腦底核系統開始。”
《紐約時報》2011年的一篇文章引用了斯坦福大學研究員克里希納·V·謝諾伊的話，他正在進行國防高階研究計劃局資助的光遺傳學研究，他說光遺傳學可能能夠幫助患有腦損傷的退伍軍人：“目前的系統可以將假肢手臂移動到杯子上，但是如果沒有人工觸覺，就很難在不掉落或壓碎它的情況下將其拿起……透過使用光遺傳學將來自假肢指尖感測器的資訊直接反饋到大腦中，原則上可以提供高保真的人工觸覺。”
*澄清：與埃德·揚和其他人的Twitter爭論使我相信，我誇大了對光遺傳學的報道程度，即它側重於其作為治療而非研究工具的潛力。埃德和Scicurious以及戴瑟羅斯在2010年大眾科學文章中的主題是，光遺傳學可以洞察腦部疾病。這些見解可能會帶來更好的治療方法，但不一定是光遺傳學的治療方法（儘管正如我的後記所示，戴瑟羅斯和其他人已經提出了這種可能性）。但是，對精神疾病的見解角度也被過度炒作了，原因如下：首先，光遺傳學具有侵入性，以至於即使是最殘疾、最絕望的人類患者，也不太可能在近期（如果曾經）出於研究目的對其進行測試。其次，對小鼠、猴子和其他動物的研究最多隻能為理解複雜的人類疾病（如抑鬱症、躁鬱症和精神分裂症）提供有限的見解（否則我們對這些疾病的瞭解就不會仍然如此令人震驚的原始）。最後，光遺傳學改變了它試圖研究的細胞和迴路，以至於實驗結果可能不適用於未改變的組織。有關光遺傳學與其他神經研究工具相比的侷限性的深入討論，請參閱神經科學家馬克·G·巴克斯特的新帖子。
**附錄：另請參閱我關於光遺傳學的後續帖子，我在其中回應了其他批評：https://blogs.scientificamerican.com/cross-check/2013/09/01/why-optogenetics-doesnt-light-me-up-the-sequel/。
圖片來源：光遺傳學資源中心，www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics。