目前坐在你肩膀上的，是宇宙中最为复杂的事物之一——人脑，平均由超过1000亿个细胞组成。这个大约3磅重的块状物负责你的行为、情感、记忆等等，基本上它使你能够体验周围的世界，无论是在思考、做梦、笑还是移动的时候。这些脑细胞以比你能想象的更快的速度发送精确协调的电信号和化学信号。在千分之一秒或更短的时间内，世界上没有任何超级计算机能接近你神奇的大脑所拥有的力量和能力。
大脑细胞主要有两种类型。神经元负责信号传递，形成各种网络路径和电路，将信息传输给彼此以及身体各处的肌肉和腺体。还有胶质细胞，它们以多种方式支持神经元。由于基因倾向、结构中断、感染、某些生活方式和环境因素，神经通路可能会出现缺陷和功能障碍，导致神经系统疾病的产生。
当前的技术仍然过于粗糙，缺乏空间和时间上的特异性，这极大地阻碍了寻找治愈方法和精神医学研究的进步，但这种情况可能很快就会改变。光遗传学是一种令人兴奋的技术，涉及使用光来控制细胞。在这些实验中，神经元已被修改以表达光敏离子通道。这一想法实际上源自藻类和微生物使用的一种蛋白质，它在光的作用下调节细胞膜上的电荷流动。因此，通过使用光纤将光照到细胞上，可以实际开启或关闭特定的神经元，并实时观察动物的行为变化或变化。
这种方法提供的精度至关重要，因为它允许在特定时间对特定类型的细胞进行定义事件的控制。光遗传学的目标是找到一种方法，在不干扰其他网络的情况下控制大脑细胞的活动，以便我们能够关注单个神经元层面发生的事情。麻省理工学院的副教授埃德·博伊登（Ed Boyden）博士表示，如果分子被递送到某些细胞而不是其他细胞，那么照射到该网络的光线可以打开或关闭那部分细胞。如果能够控制这些细胞，科学家们就能够研究特定神经网络对特定行为的贡献。这样就能更容易地发现特定模式的大脑活动可以引发或停止什么样的行为或疾病。
卡尔·迪塞罗思（Karl Deisseroth）博士和他的同事们通过使用这些技术研究多巴胺神经元和抑郁症，为光遗传学领域的扩展做出了贡献。这些神经元位于中脑深处，是大脑奖赏系统的主要组成部分。在我们的愉悦体验中，迪塞罗思博士观察到，曾经让一个人感到愉快的事情在抑郁的大脑中不再产生相同的效果。生活中积极事物的体验大大减少，这加剧了抑郁症的恶化。已知多巴胺神经元在发生意外好事时变得活跃，但在本实验中其确切作用尚不清楚。为了测试这些多巴胺神经元是否确实产生愉悦感或扮演其他角色，小鼠的某些多巴胺神经元被制成对光敏感。当通过细光纤将光发送到自由移动的小鼠体内，以激发其电活动时，小鼠表现出仿佛受到了奖励，并停留在接受光照的区域。这只是了解触发行为条件反射、强化和奖励的模式的第一步。由于多巴胺神经元在许多不同的疾病中起着主要作用，从帕金森病到成瘾，光遗传学有潜力彻底改变现代医学，因为它的应用可以扩展到无数的领域，而不仅仅是精神疾病。从视网膜疾病和耳聋到不同类型癫痫，这项强大的新技术看起来非常有前景，因为它可以帮助我们进入一个新时代的医学，帮助我们了解大脑中特定活动模式如何产生记忆、情感和行为，从而大大扩展我们对大脑惊人复杂性的理解。
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