本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
光遺傳學喜歡引發爭論。光遺傳學是目前神經科學研究中的一項熱門技術，它涉及將一種光啟用基因（稱為通道視紫紅質）靶向到單個神經元型別，並將其插入到例如小鼠的基因組中（是的，我們現在可以做到這一點了）。當你向小鼠的大腦中照射光線時，通道視紫紅質會做出反應，而現在表達通道視紫紅質的神經元會放電。這意味著你可以在任何時候，只需開啟燈光，就可以讓單一型別的神經元放電（或者不放電，也有抑制放電的神經元）。
（來源）
我其實還記得我第一次聽說光遺傳學時我在哪裡。我早上來到實驗室，像往常一樣做著日常工作，還沒有檢視期刊的每日目錄（這些目錄會發送到我的郵箱中）。我記得那個博士後，通常是一個相當冷靜的人，實際上用略帶興奮的語氣說，“嘿，夥計們，看看這個。”那篇論文是這篇。我們都圍了上去。我們都花了幾分鐘才“明白過來”。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和思想的有影響力的故事的未來。
隨著我開始理解，我產生了兩個想法。第一個？“哇，這太棒了。” 第二個？“太好了，我知道現在什麼會成為熱門話題了。”
科學界存在潮流。不是那種每個人都把他們的實驗服染成格子或用他們的個人防護裝備製作短褲的那種（儘管那會很搞笑）。而是實驗的潮流。損傷曾經非常“流行”。基因敲除在 90 年代很熱門。fMRI 享受了（並且仍然在享受）它的輝煌時刻，電生理學常常為一篇論文增添一些“je ne sais quoi”。DREADDs，CLARITY。當一種新的東西出現並即將成為熱門時？你可以在一英里之外就嗅到它。明年？我看好 GEVIs。它們將風靡一時。
光遺傳學迅速流行起來。它有很好的理由。能夠精確控制哪些神經元何時放電是一件很棒的事情。該技術非常靈活，可以靶向不同區域的所有不同型別的神經元。它使我們能夠比以往任何時候都更仔細地研究大腦的特定區域、特定型別的神經元。
因此，當我看到我的同事 John Horgan 的一篇文章時，我有點驚訝，關於光遺傳學如何沒有點燃他的生活。我的意思是，他當然不必喜歡它。但他不喜歡它的理由並不是我真正贊同的。
現在，別誤會，光遺傳學，像任何技術一樣，遠非完美。事實上，它正因為目前的熱門而面臨問題。人們常常只是說“哦，是的……我們可以使用光遺傳學嗎？”而沒有真正質疑它是否是找出他們需要知道的東西的最佳方式。或者他們決定需要在實驗室中開發光遺傳學，即使他們只是在重複其他人以前用其他方法做過的實驗……只是這次用的是發光的大腦！這項技術存在問題，Mark Baxter 有一篇很好的文章，講述了一些人是如何過度使用光遺傳學的。馬克本身並不討厭光遺傳學，他只是有一些很好的警告：你真的需要用光遺傳學做那個實驗嗎？這是最好的方法嗎？當您想用任何技術回答任何問題時，這是一系列重要的問題。
然而，當 John Horgan 說他不喜歡光遺傳學時，他有不同的理由。他不喜歡光遺傳學，因為他不相信它可以用來治療人類。他對光遺傳學有一個元問題
當這個國家數以千萬計的人仍然負擔不起像樣的醫療保健時，我對一項涉及複雜且因此成本高昂的基因療法和腦外科手術的極其高科技、不切實際的生物醫學“突破”感到興奮不起來。
雖然我同意這個國家數百萬人無法獲得他們需要的醫療保健確實很可怕，但從邏輯上講，我不認為這與你是否可以對光遺傳學感到興奮有關。約翰的目標是用光遺傳學進行人類治療，他說他不能對此感到興奮，因為他不認為它對人類有用。或者他不能對此感到興奮，因為人類沒有良好的醫療保健。我對這一點有點模糊。*
我需要明確一點，無論其他人說什麼，我認為在人類身上使用光遺傳學還遙遙無期，我寧願希望我們永遠不要那樣做。照亮大腦的光需要大量的佈線，並且我希望，當我們能夠將光遺傳學用於人類時，我們已經轉而使用一種侵入性較小的治療方法了。
但這無關緊要。因為我不認為我們需要在人類身上使用光遺傳學才能利用這項技術。我不認為神經科學中的每一種新熱點都需要直接適用於人類狀況。當然，我們需要開發用於人類的新技術，但不是每一種都需要。通常，您需要一種技術，使您能夠更多地瞭解模型中的神經元、迴路和系統。然後，對這些系統的瞭解可以應用於我們如何治療和理解人類疾病。
這方面的例子比比皆是：微透析不能用於人類（好吧，已經用過了，但是非常非常困難且具有高度侵入性），但是它告訴了我們關於神經遞質系統如何對成癮藥物做出反應的非常重要的事情。
GFP 不用於人類（好吧，它可以，但是讓人們發出綠色光芒的現實情況……），但是能夠看到不同蛋白質如何受到影響、它們在哪裡定位等，已經在我們對大腦的理解方面取得了巨大的進步。
Taq 聚合酶 現在用於人體組織，並且是許多實驗室程式的組成部分。它在理解大腦在發育過程中、壓力後、對藥物的反應中如何變化方面非常重要……我還可以繼續說下去。
其他許多例子比比皆是。以上兩種（聚合酶和 GFP）獲得了諾貝爾化學獎。如果我們放棄這些技術而直接轉向人類，我們就不會知道現在關於大腦的所有知識。即使限制在動物模型中，我們在人類中使用的許多技術仍然有價值！PET、記憶測試、fMRI。即使它們從未進入人類，所有這些都將是有價值的工具。
光遺傳學已經展示了一些很棒的東西。特定的神經元放電如何觸發強迫症行為。特定的神經元如何控制吸毒。幹細胞移植如何可能緩解帕金森氏症的症狀。這些都不是人類。但所有這些都適用於人類的狀況。
因此，雖然我不認為我們應該一直對光遺傳學讚不絕口，但我不會因為我們還沒有治癒任何疾病而拋棄這項技術。而且我當然不會因為它沒有在人類中使用而否定它。我們所有人，都想要治癒或治療疑難疾病，我們所有人都是如此。但通常，這些治療和治癒方法只能透過更好地瞭解大腦內部發生的事情來實現，而我們可以透過研究從酵母到斑馬魚到小鼠的模型來獲得這種瞭解。我們不能繼續只是希望我們能夠幸運地找到下一個阿司匹林或百憂解。我們必須理解。我們必須發現。而要做到這一點，我們需要工具。光遺傳學是一個很好的工具。
*我也不明白你不能對光遺傳學感到興奮，因為有些人沒有醫療保健這種說法。我理解很多人醫療保健嚴重不足的事實是可怕的。這太可怕了。但是，沒有任何邏輯或理由可以假設使用光遺傳學會阻止更好的醫療保健系統的發展。這就像說很多人沒有足夠的交通工具，因此我們不應該為去火星而感到興奮一樣。一個並沒有直接甚至間接地與另一個聯絡起來。即使您在談論開發光遺傳學作為一種技術和使用它的機會成本，與國家醫療保健預算相比，NIH 的年度預算中的研究成本甚至不在同一個範圍內。削減整個 NIH 的預算對於改善醫療保健的獲取來說只是滄海一粟。此外，透過使用光遺傳學等方法產生的資訊，就未來的治療方法而言可能會產生，理解將在長期內對醫療保健有利（就像太空研究產生了大量影響交通運輸等方面的技術進步一樣）。