思想、感情和行為都來自于復雜回路中多種腦細胞產生的電信號。 研究人員在這種基本水平上嘗試解釋思維，但缺乏研究抑郁癥、帕金森氏癥等疾病病因的工具。最近，斯坦福大學等單位的研究人員發明出一種利用光對腦細胞活性進行直接控制的新技術，為研究神經回路和治療神經系統疾病提供了一臂之力。詳細內容刊登于4月5日《自然》雜志。 為了對神經元進行選擇性控制，研究人員利用病毒將編碼光敏蛋白的基因插入目的細胞。Karl Deisseroth等在2005年《自然―神經學》一篇文章中報道：將來源于海藻的基因ChR2插入神經元后，神經元在藍光照射下活性上升。本周《自然》文章報道：來自于古細菌（archaebacterium）的另一種NpHR能夠使神經元在黃光照射下活性下降。將這兩種基因結合起來，使神經元如同汽車遵從交通信號燈一樣遵從光波：藍色代表“通行”（發射信號），黃色代表“停止”（不發射信號）。 文章報道，這種技術能夠在活體生物中產生直接的觀察效果。斯坦福小組的德國同事將NpHR插入線蟲的運動神經元后，線蟲在顯微鏡聚焦的黃光照射下停止游泳。某些實驗中，遺傳改變的線蟲暴露于藍光后，會在非前進方向上搖擺，光關閉后恢復正常行為。 與此同時，斯坦福大學研究人員在小鼠活腦組織提取物中進行實驗，利用這種技術使神經元在毫米級時間內發射信號或停止發射信號（與自然條件下相同）。其它實驗顯示，這些光對細胞沒有副作用，關閉后細胞恢復正常功能。 光神經元控制的最直接應用是，在神經回路中尋找細胞異常的原因。腦深部電刺激能夠幫助帕金森氏癥患者，但確切機理不明。通過選擇性刺激或破壞不同腦神經，新技術能夠確定對深部腦刺激有反應的神經元。這有助于發展副作用小的電治療法。 另一潛力是模擬神經網絡通信的實驗。神經網絡通信產生的信號模式――有時開啟有時關閉，如同二進制計算機的“0”和“1”，模式中的藍光和黃光迫使神經元釋放信號。利用這種技術，研究人員有望對研究相對透徹的神經元的行為進行檢測和精細調節，通過人為刺激神經元發射運動指令等信號使癱瘓人士恢復運動能力。 最終，此技術可用于開發大腦的潛在功能。文章作者、研究生Feng Zhang說：“終有一天我們會知道大腦的組裝方式，比如不同類型的細胞是怎樣互相交流以實現情緒等復雜工作的，或者說人們是怎樣做出決定的。”/**/