علم البصريات الوراثية

علم البصريات الوراثية هو تقنية بيولوجية تُستخدم لتوصيف نشاط الخلايا العصبية أو أنواع الخلايا الأخرى والتأثير عليه باستخدام الضوء . ويتحقق ذلك من خلال التعبير عن قنوات أيونية أو مضخات أو إنزيمات حساسة للضوء في خلايا الدماغ المستهدفة. ومن التخصصات الفرعية لهذا المجال علم البصريات الوراثية النانوية . [ 1 ]

على مستوى الخلايا الفردية ، تسمح الإنزيمات المنشطة بالضوء وعوامل النسخ بالتحكم الدقيق في مسارات الإشارات الكيميائية الحيوية. [ 2 ] في علم الأعصاب النظمي ، استُخدمت القدرة على التحكم في نشاط مجموعة محددة وراثيًا من الخلايا العصبية لفهم مساهمتها في اتخاذ القرارات، [ 3 ] والتعلم، [ 4 ] وذاكرة الخوف، [ 5 ] والتزاوج، [ 6 ] والإدمان، [ 7 ] والتغذية، [ 8 ] والحركة. [ 9 ] في تطبيق طبي لتقنية علم البصريات الوراثية، استُعيدت الرؤية جزئيًا لدى مريض كفيف مصاب بالتهاب الشبكية الصباغي . [ 10 ]

إلى جانب دراسة الخلايا الفردية، استُخدمت تقنيات علم البصريات الوراثية لرسم خرائط الاتصال الوظيفي للدماغ . [ 11 ] [ 12 ] ومن خلال تغيير نشاط الخلايا العصبية وتسجيل نشاط الخلايا الأخرى باستخدام تقنيات التصوير والفيزيولوجيا الكهربائية، يستطيع الباحثون تحديد العلاقات الإحصائية بين الخلايا ومناطق الدماغ. [ 13 ] [ 14 ] وبمعنى أوسع، يشمل مجال علم البصريات الوراثية أيضًا طرقًا لتسجيل النشاط الخلوي باستخدام مؤشرات مشفرة وراثيًا.

تاريخ

في عام 1979، أشار فرانسيس كريك إلى أن التحكم في جميع خلايا نوع واحد في الدماغ، مع الحفاظ على الخلايا الأخرى دون تغيير يُذكر، يُمثل تحديًا حقيقيًا لعلم الأعصاب. وتكهن كريك بأن تقنية تستخدم الضوء قد تكون مفيدة للتحكم في النشاط العصبي بدقة زمنية ومكانية، ولكن في ذلك الوقت لم تكن هناك تقنية لجعل الخلايا العصبية تستجيب للضوء.

بحلول أوائل التسعينيات، أثبت كلٌ من إل سي كاتز وإي كالاواي أن الضوء قادر على تحرير الغلوتامات. [ 15 ] وكان هيبرلي وبولدت قد أظهرا في عام 1994 التعبير غير المتجانس الوظيفي للبكتيريورودوبسين لتدفق الأيونات المُنشط ضوئيًا في الخميرة. [ 16 ] وفي عام 1995، جرب جورج ناجل وإرنست بامبرغ وزملاؤهما التعبير غير المتجانس للرودوبسينات الميكروبية (بما في ذلك البكتيريورودوبسين، وكذلك في نظام غير عصبي، وهو بويضات الضفدع الأفريقي) وأظهروا تيارًا مُستحثًا ضوئيًا. [ 17 ]

أُبلغ عن أول طريقة مُستهدفة جينيًا تستخدم الضوء للتحكم في الخلايا العصبية الحساسة للرودوبسين في يناير 2002، على يد بوريس زيملمان وجيرو ميسينبوك ، اللذين استخدما خلايا عصبية ثديية مُستزرعة تحتوي على رودوبسين ذبابة الفاكهة. [ 18 ] وفي عام 2003، طور زيملمان وميسنبوك طريقة ثانية لتنشيط الخلايا العصبية بالضوء، حيث تم فتح قنوات أيونية مفردة ، هي TRPV1 وTRPM8 وP2X2، بواسطة روابط ضوئية مُحجّبة استجابةً للضوء. [ 19 ] وبدءًا من عام 2004، طورت مجموعتا كرامر وإيزاكوف، بالتعاون مع مجموعة تراونر، مفاتيح ضوئية عضوية أو مركبات "محجّبة بشكل عكسي" قادرة على التفاعل مع قنوات أيونية مُدخلة جينيًا. [ 20 ] [ 21 ] استُخدمت منهجية TRPV1، وإن كانت بدون مُحفِّز الإضاءة، لاحقًا في العديد من المختبرات لتعديل التغذية والحركة والمرونة السلوكية لدى حيوانات المختبر. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] مع ذلك، لم تُطبَّق الأساليب القائمة على الضوء لتعديل النشاط العصبي خارج المختبرات الأصلية، على الأرجح لأن قناة رودوبسين، الأسهل استخدامًا ، استُنسخت بعد ذلك بوقت قصير. [ 25 ]

اكتشف بيتر هيغمان ، الذي كان يدرس استجابة الطحالب الخضراء للضوء في جامعة ريغنسبورغ ، تيارات ضوئية فائقة السرعة لا يمكن تفسيرها بواسطة بروتينات الرودوبسين الحيوانية الكلاسيكية المقترنة ببروتين G. [ 26 ] وبالتعاون مع عالم الفيزيولوجيا الكهربائية جورج ناغل في معهد ماكس بلانك في فرانكفورت، تمكنا من إثبات أن جينًا واحدًا من طحلب الكلاميدوموناس يُنتج تيارات ضوئية كبيرة عند التعبير عنه في بويضة ضفدع. [ 27 ] ولتحديد الخلايا المُعبرة، استبدلا الذيل السيتوبلازمي لبروتين الطحلب ببروتين فلوري YFP، مما أدى إلى ابتكار أول أداة بصرية وراثية قابلة للتطبيق على نطاق واسع. [ 25 ] وذكرا في ورقة بحثية نُشرت عام 2003 أن "التعبير عن ChR2 في البويضات أو خلايا الثدييات يمكن استخدامه كأداة فعالة لزيادة تركيز أيونات الكالسيوم (Ca2 +) في السيتوبلازم أو لإزالة استقطاب غشاء الخلية ، ببساطة عن طريق الإضاءة".

نشر كارل دايسروث، من قسم الهندسة الحيوية بجامعة ستانفورد، صفحات دفتر ملاحظاته من أوائل يوليو/تموز 2004، والتي توثق تجربته الأولية التي أظهرت تنشيط الخلايا العصبية التي تُعبّر عن قناة رودوبسين بواسطة الضوء. [ 28 ] وفي أغسطس/آب 2005، نشر فريق مختبره، بمن فيهم طلاب الدراسات العليا إد بويدن وفينغ تشانغ ، بالتعاون مع جورج ناغل، أول برهان على نظام بصري وراثي أحادي المكون في الخلايا العصبية [ 29 ] باستخدام طفرة قناة رودوبسين-2 (H134R)-eYFP من جورج ناغل، وهي أول طفرة من قناة رودوبسين-2 منذ توصيفها الوظيفي من قِبل جورج ناغل وهيغمان. [ 25 ]

قام تشو-هوا بان ، الباحث في جامعة واين ستيت والمتخصص في استعادة البصر للمكفوفين، بتجربة قناة رودوبسين في الخلايا العقدية - وهي الخلايا العصبية في عيون الإنسان التي تتصل مباشرة بالدماغ. ووفقًا لبان، كانت أول ملاحظة له للتنشيط الضوئي للخلايا العصبية الشبكية باستخدام قناة رودوبسين في فبراير 2004، [ 30 ] أي قبل خمسة أشهر من الملاحظة الأولية لديسيروث في يوليو 2004. [ 31 ] وبالفعل، أصبحت الخلايا العصبية المُعدلة وراثيًا نشطة كهربائيًا استجابةً للضوء، وفي عام 2005، أبلغ تشو-هوا بان عن نجاحه في نقل قناة رودوبسين في الخلايا العقدية الشبكية للفئران داخل الجسم الحي، بالإضافة إلى رصد استجابات كهربائية للتحفيز الضوئي في مزارع شرائح الشبكية. [ 32 ] وقد تم تطبيق هذا النهج بنجاح على مريض بشري بواسطة بوتوند روسكا وزملاؤه في عام 2021. [ 10 ]

في أبريل 2005، أبلغت سوزانا ليما وميسنبوك عن أول استخدام للتحفيز الضوئي الموجه جينياً لمستقبلات P2X2 للتحكم في سلوك حيوان. [ 33 ] وقد أظهرا أن التحفيز الضوئي لمجموعات محددة جينياً من الخلايا العصبية، مثل تلك الموجودة في الجهاز الدوباميني ، أدى إلى تغييرات سلوكية مميزة في ذباب الفاكهة.

في أكتوبر 2005، نشرت لين لاندميسر وستيفان هيرليتز أيضًا استخدام قناة رودوبسين-2 للتحكم في النشاط العصبي في خلايا عصبية مستنبتة من الحصين ودوائر الحبل الشوكي للدجاج في أجنة نامية سليمة. [ 34 ] بالإضافة إلى ذلك، قدّما لأول مرة رودوبسين الفقاريات، وهو مستقبل مقترن بالبروتين G يتم تنشيطه بالضوء، كأداة لتثبيط النشاط العصبي عبر استقطاب مسارات الإشارات داخل الخلايا أيضًا في خلايا عصبية الحصين وجنين الدجاج النامي السليم. [ 34 ]

أنتجت مجموعتا ألكسندر غوتشالك وجورج ناغل أول طفرة ChR2 (H134R)، وكانتا أول من استخدم قناة رودوبسين-2 للتحكم في النشاط العصبي في حيوان سليم، مما أظهر إمكانية استثارة الأنماط الحركية في الدودة الأسطوانية C. elegans عن طريق التحفيز الضوئي للدوائر العصبية المختارة وراثيًا (نُشر في ديسمبر 2005). [ 35 ] في الفئران، غالبًا ما يتم التحكم في التعبير عن الأدوات البصرية الوراثية باستخدام طرق Cre/loxP الخاصة بنوع الخلية، والتي طورها جو زد. تسين لعلم الأعصاب في التسعينيات [ 36 ] لتنشيط أو تثبيط مناطق وأنواع خلايا دماغية محددة في الجسم الحي . [ 37 ]

في عام ٢٠٠٧، أعلنت مختبرات بويدن وديسيروث (بالتعاون مع مجموعتي غوتشالك وجورج ناغل) في آنٍ واحد عن نجاح تثبيط النشاط في الخلايا العصبية باستخدام تقنية علم البصريات الوراثية. [ ٣٨ ] [ ٣٩ ] وفي العام نفسه، بدأت مجموعتا جورج ناغل وهيغمان التلاعب بـ cAMP باستخدام هذه التقنية. [ ٤٠ ] وفي عام ٢٠١٤، أبلغ أفيلار وآخرون عن أول جين لإنزيم غوانيل سيكلاز الرودوبسين من الفطريات. وفي عام ٢٠١٥، قام كل من شيب وآخرون وغاو وآخرون بتوصيف نشاط هذا الجين. كما حدد شي تشيانغ غاو وآخرون وجورج ناغل وألكسندر غوتشالك هذا الجين كأول رودوبسين ثماني النطاقات عبر الغشائية. [ ٤١ ]

وصف

الشكل 1. يحفز بروتين قناة رودوبسين-2 (ChR2) نشاطًا دقيقًا زمنيًا مدفوعًا بالضوء الأزرق في خلايا عصبية قشرية أمامية جبهية في الفئران. أ) رسم تخطيطي في المختبر (يسار) يوضح توصيل الضوء الأزرق وتسجيل النشاط المُستحث بالضوء باستخدام تقنية التثبيت الموضعي للخلية الكاملة من خلية عصبية هرمية مُعبرة عن CaMK1α::ChR2-EYFP فلوريًا (يمين) في شريحة دماغية حادة. ب) رسم تخطيطي في الجسم الحي (يسار) يوضح توصيل الضوء الأزرق (473 نانومتر) وتسجيل وحدة عصبية مفردة. (أسفل اليسار) شريحة دماغية تاجية تُظهر تعبير CaMK1α::ChR2-EYFP في المنطقة أمام الجبهية. يشير السهم الأزرق الفاتح إلى طرف الليف البصري؛ ويشير السهم الأسود إلى طرف قطب التسجيل (يسار). الشريط الأبيض، 100 ميكرومتر . (أسفل اليمين) تسجيل ضوئي حيوي لعصبون قشري في الفص الجبهي لفأر مُعدَّل وراثيًا يحمل جين CaMKllα::ChR2-EYFP، يُظهر استجابةً ضوئيةً مُستحثةً عند تطبيق نبضات ضوئية زرقاء بتردد 20 هرتز (يمين). في الإطار الداخلي، استجابة نموذجية لوحدة عصبية مفردة مُستحثة ضوئيًا. [ 42 ]  
الشكل 2. يُثبّط هالورودوبسين (NpHR) النشاط التلقائي في قشرة الفص الجبهي الحوفي للفئران الحية بسرعة وبشكل عكسي . (أعلى اليسار) رسم تخطيطي يوضح توصيل الضوء الأخضر (532 نانومتر) في الجسم الحي  وتسجيل نشاط وحدة عصبية واحدة لعصبون هرمي نشط تلقائيًا يُعبّر عن CaMKllα::eNpHR3.0-EYFP. (يمين) مثال على مسار يُظهر أن  الإضاءة المستمرة بطول موجي 532 نانومتر تُثبّط نشاط الوحدة العصبية الواحدة في الجسم الحي . في الإطار الداخلي، حدث وحدة عصبية واحدة نموذجي؛ الشريط الأخضر، 10 ثوانٍ. [ 42 ]
دودة خيطية تُعبّر عن قناة أيونية حساسة للضوء تُسمى Mac. وMac عبارة عن مضخة بروتونات عُزلت في الأصل من فطر Leptosphaeria maculans ، وتُعبّر عنها الآن خلايا عضلات C. elegans ، حيث تُفتح استجابةً للضوء الأخضر وتُسبب تثبيطًا استقطابيًا زائدًا. ومن الجدير بالذكر الزيادة في طول جسم الدودة في كل مرة تتعرض فيها للضوء الأخضر، والتي يُفترض أنها ناتجة عن تأثيرات Mac المرخية للعضلات. [ 43 ]
دودة أسطوانية تُعبّر عن بروتين ChR2 في مجموعة عضلاتها المائلة الموجهة للعضلة العاصرة، تستجيب للتحفيز بالضوء الأزرق. يُسبب التحفيز بالضوء الأزرق انقباضًا متكررًا لهذه العضلات، مما يؤدي إلى دفعات متكررة للشوكة ، كما يحدث طبيعيًا أثناء التزاوج. [ 44 ]

توفر تقنية علم البصريات الوراثية دقة زمنية تصل إلى أجزاء من الألف من الثانية، مما يسمح للباحث بمواكبة المعالجة السريعة للمعلومات البيولوجية. وبحكم تعريفها، يجب أن تعمل هذه التقنية على نطاق زمني بالمللي ثانية للسماح بإضافة أو حذف أنماط نشاط دقيقة داخل خلايا محددة في أدمغة الحيوانات السليمة (انظر الشكل 1)، ومواكبة التحكم البصري. ويمكن تحقيق ذلك من خلال التسجيلات الكهربائية ("الأقطاب الضوئية") أو باستخدام بروتينات مُبلِّغة للاستشعار الحيوي ، يتم إنشاؤها من خلال دمج البروتينات الفلورية مع بروتينات الكشف. وإلى جانب تأثيرها العلمي، تُمثل تقنية علم البصريات الوراثية دراسة حالة مهمة في قيمة كل من الحفاظ على البيئة وأهمية العلوم الأساسية البحتة. وقد دُرست هذه الأوبسينات على مدى عقود من أجل ذاتها من قِبل علماء الفيزياء الحيوية وعلماء الأحياء الدقيقة قبل النظر في قيمتها المحتملة في علم الأعصاب والأمراض النفسية العصبية. [ 45 ]

البروتينات المنشطة بالضوء: القنوات والمضخات والإنزيمات

تتميز تقنية علم البصريات الوراثية بإدخال قنوات ومضخات وإنزيمات سريعة التنشيط بالضوء، مما يسمح بالتلاعب الدقيق زمنيًا بالأحداث الكهربائية والكيميائية الحيوية مع الحفاظ على دقة تحديد نوع الخلية من خلال استخدام آليات استهداف محددة. ومن بين الأوبسينات الميكروبية التي يمكن استخدامها لدراسة وظيفة الجهاز العصبي، قنوات الرودوبسين (ChR2، ChR1، VChR1، وSFOs) لتحفيز الخلايا العصبية، وقنوات الرودوبسين الموصلة للأنيونات للتثبيط الضوئي. وقد تم مؤخرًا هندسة قنوات البوتاسيوم التي يتم التحكم فيها بشكل غير مباشر بالضوء لمنع توليد جهد الفعل في الخلايا العصبية أثناء الإضاءة بالضوء الأزرق. [ 46 ] [ 47 ] تُستخدم مضخات الأيونات التي تعمل بالضوء أيضًا لتثبيط النشاط العصبي، مثل هالورودوبسين (NpHR)، [ 48 ] وهالورودوبسينات المحسّنة (eNpHR2.0 وeNpHR3.0، انظر الشكل 2)، [ 49 ] وأركيرودوبسين (Arch)، وأوبسينات الفطريات (Mac)، وبكتيريورودوبسين المحسّن (eBR). [ 50 ]

يُمكن أيضًا التحكم البصري الوراثي في ​​أحداث بيوكيميائية محددة بدقة داخل الثدييات أثناء سلوكها. استنادًا إلى أعمال سابقة دمجت فيها بروتينات الأوبسين الفقارية مع مستقبلات محددة مقترنة ببروتين G [ 51 تم ابتكار مجموعة من الأدوات البصرية الوراثية أحادية المكون، والتي سمحت للباحثين بالتلاعب بتركيز رسل داخلية محددة، مثل cAMP وIP3، في الخلايا المستهدفة داخل الثدييات أثناء سلوكها. [ 52 ] وسرعان ما ظهرت مناهج بيوكيميائية أخرى في مجال البصريات الوراثية، حيث تم تحقيق التحكم البصري في بروتينات GTPases الصغيرة وأدينيل سيكلاز في الخلايا المزروعة باستخدام استراتيجيات مبتكرة من عدة مختبرات مختلفة. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] وقد تم اكتشاف أدينيل سيكلاز المنشط ضوئيًا في الفطريات، واستُخدم بنجاح للتحكم في مستويات cAMP في الخلايا العصبية للثدييات. [ 56 ] [ 57 ] استُخدمت الأوبسينات المقترنة بـ Gi /o ( eOPN3 ، [ 58 ] Pd CO [ 59 ] ) لتثبيط اندماج الحويصلات المشبكية في الخلايا العصبية استجابةً للضوء، مما أدى إلى إسكات مخرجاتها. تتيح هذه المجموعة الناشئة من المحفزات البصرية الوراثية تحكمًا دقيقًا زمنيًا ونوعيًا في محاور متعددة من الوظائف الخلوية داخل الحيوانات السليمة. [ 60 ]

معدات للاستخدامات الخفيفة

من العوامل الضرورية الأخرى توفير أجهزة (مثل مصادر الضوء المتكاملة من الألياف الضوئية والحالة الصلبة) لتمكين التحكم في أنواع محددة من الخلايا في الحيوانات التي تتحرك بحرية. ويُحقق ذلك حاليًا باستخدام تقنية الصمام الثنائي المقترن بالألياف الضوئية التي طُرحت عام 2007. [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] ولتجنب استخدام الأقطاب الكهربائية المزروعة، ابتكر الباحثون طرقًا لنقش وتعديل "نافذة" شفافة مصنوعة من الزركونيا في جماجم الفئران، مما يسمح للموجات الضوئية بالاختراق بشكل أعمق لتحفيز أو تثبيط الخلايا العصبية الفردية. [ 64 ] ولتحفيز مناطق الدماغ السطحية، مثل القشرة المخية ، يمكن تركيب الألياف الضوئية أو مصابيح LED مباشرة على جمجمة الحيوان. كما استُخدمت ألياف ضوئية مزروعة على أعماق أكبر لتوصيل الضوء إلى مناطق الدماغ العميقة. [ 65 ] بالإضافة إلى الأساليب المعتمدة على الألياف الضوئية، تم تطوير تقنيات لاسلكية بالكامل تستخدم الطاقة المنقولة لاسلكيًا إلى مصابيح LED المحمولة على الرأس لدراسة السلوكيات المعقدة في الكائنات الحية التي تتحرك بحرية دون عوائق. [ 66 ]

التعبير عن المحركات البصرية الوراثية

يشمل علم البصريات الوراثية أيضًا تطوير استراتيجيات الاستهداف الجيني، مثل المحفزات الخاصة بالخلايا أو الفيروسات المُخصصة الأخرى ذات النشاط المشروط، لتوصيل المجسات الحساسة للضوء إلى مجموعات محددة من الخلايا العصبية في دماغ الحيوانات الحية (مثل الديدان، وذباب الفاكهة، والفئران، والجرذان، والقرود). في اللافقاريات، كالديدان وذباب الفاكهة، تُضاف كمية من الريتينال الكامل المتحول (ATR) إلى الغذاء. ومن المزايا الرئيسية للأوبسينات الميكروبية، كما ذُكر سابقًا، أنها تعمل بكفاءة تامة دون الحاجة إلى إضافة عوامل مساعدة خارجية في الفقاريات. [ 63 ]

تقنية

تتضمن تطبيقات علم البصريات الوراثية ثلاثة مكونات أساسية هي: (أ) تحديد أو تصنيع بروتين حساس للضوء (أوبسين) مثل قناة رودوبسين-2 (ChR2) أو هالورودوبسين (NpHR)، إلخ. (ب) تصميم نظام لإدخال المادة الوراثية التي تحتوي على الأوبسين إلى الخلايا للتعبير عن البروتين، مثل استخدام إنزيم كري ريكومبيناز أو فيروس مرتبط بالغدانيات. (ج) استخدام أجهزة باعثة للضوء. [ 67 ]

تتميز تقنية استخدام علم البصريات الوراثية بالمرونة وقابلية التكيف مع احتياجات الباحث. تُستخدم قنوات الرودوبسين الانتقائية للأيونات الموجبة (مثل ChR2) لتحفيز الخلايا العصبية، بينما تعمل قنوات الرودوبسين الموصلة للأيونات السالبة (مثل GtACR2) على تثبيط النشاط العصبي. يتيح دمج هذه الأدوات في بنية واحدة (مثل BiPOLES) إمكانية التثبيط والتحفيز معًا، وذلك تبعًا لطول موجة الإضاءة. [ 68 ]

يُعدّ إدخال الأوبسين الميكروبي إلى مجموعة فرعية محددة من الخلايا أمرًا صعبًا. يتمثل أحد الأساليب الشائعة في إدخال ناقل فيروسي مُهندس يحتوي على جين المُحفِّز البصري الوراثي المرتبط بمُحفِّز مُحدد ، مثل CAMKIIα ، مما يسمح بمستوى معين من التخصص. [ 69 ] وهناك نهج أكثر تخصصًا يعتمد على فئران "مُحفِّزة" مُعدَّلة وراثيًا تُعبِّر عن إنزيم Cre recombinase ، وهو إنزيم يُحفِّز إعادة التركيب بين موقعي lox-P في مجموعة فرعية محددة من الخلايا. من خلال إدخال ناقل فيروسي مُهندس يحتوي على جين المُحفِّز البصري الوراثي بين موقعي lox-P، فإن الخلايا التي تُنتج إنزيم Cre recombinase فقط هي التي ستُعبِّر عن الأوبسين الميكروبي. وقد سمحت هذه التقنية باستخدام مُحفِّزات بصرية وراثية مُعدَّلة دون الحاجة إلى إنشاء سلالة كاملة من الحيوانات المُعدَّلة وراثيًا في كل مرة يُراد فيها استخدام أوبسين ميكروبي جديد. [ 70 ]

بعد إدخال الأوبسين الميكروبي والتعبير عنه، يجب ربط مصدر ضوئي مُتحكم به حاسوبيًا بالمنطقة الدماغية المعنية بصريًا. [ 71 ] تُستخدم مصابيح LED أو ليزرات الحالة الصلبة المضخّمة بالديود والموصولة بالألياف (DPSS) بشكل متكرر. تشمل التطورات الحديثة ظهور أجهزة لاسلكية تُثبّت على الرأس تُطبّق مصابيح LED على المناطق المستهدفة، مما يمنح الحيوانات حرية أكبر في الحركة. [ 72 ] [ 73 ]

يمكن أيضًا استخدام الأساليب القائمة على الألياف لدمج التحفيز البصري وتصوير الكالسيوم . [ 65 ] وهذا يمكّن الباحثين من تصوير نشاط الخلايا العصبية المفردة والتأثير عليه في الحيوانات الواعية أثناء سلوكها. [ 74 ] كما يُمكن تسجيل النشاط من مناطق دماغية عميقة متعددة في الوقت نفسه باستخدام عدسات GRIN المتصلة عبر الألياف البصرية بكاشف ضوئي ومحفز ضوئي موضوعين خارجيًا. [ 75 ] [ 76 ]

التحديات والقيود التقنية

التعبير الانتقائي

إحدى المشكلات الرئيسية في علم البصريات الوراثية هي أن الخلايا المعنية قد لا تُعبّر جميعها عن جين الأوبسين الميكروبي بنفس المستوى. وبالتالي، حتى الإضاءة ذات شدة ضوئية محددة سيكون لها تأثيرات متفاوتة على الخلايا الفردية. ويقل التحكم في التحفيز البصري الوراثي للخلايا العصبية في الدماغ مع انخفاض شدة الضوء من مصدره. ولهذا السبب، يبقى من الصعب توجيه الأوبسين إلى أجزاء محددة من الخلية. [ 49 ] [ 77 ] ويُتيح حصر الأوبسين في مناطق محددة من غشاء البلازما، مثل التغصنات أو أجسام الخلايا أو نهايات المحاور العصبية، فهمًا أعمق للدوائر العصبية. [ 77 ]

تُظهر النماذج الرياضية أن التعبير الانتقائي عن الأوبسين في أنواع خلايا محددة يمكن أن يُغير بشكل كبير السلوك الديناميكي للدوائر العصبية. وعلى وجه الخصوص، يمكن للتحفيز البصري الوراثي الذي يستهدف الخلايا المثبطة بشكل تفضيلي أن يُغير استثارة النسيج العصبي، مما يؤثر على الخلايا العصبية غير المُعدلة وراثيًا أيضًا. [ 78 ]

الحركية والتزامن

كانت قناة رودوبسين-2 الأصلية أبطأ في الإغلاق من قنوات الكاتيونات النموذجية في الخلايا العصبية القشرية، مما أدى إلى استقطاب مطول وتدفق الكالسيوم. [ 79 ] علاوة على ذلك، فإن الاختلافات بين أنماط التنشيط الطبيعية والتنشيط البصري الوراثي تُنشط الخلايا العصبية المُعبرة بشكل متزامن مع محاكاة الضوء النبضي، مما يُلغي إمكانية النشاط المتسلسل في المجموعة المُحفزة. هذا لا يجعل من الصعب فهم كيفية تواصل الخلايا المتأثرة مع بعضها البعض فحسب، بل يجعل من الصعب أيضًا فهم كيفية ارتباط خصائصها الطورية للتنشيط بوظيفة الدائرة العصبية.

للتغلب على هذه التحديات، تم دمج التنشيط البصري الوراثي مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) لتوضيح الكونكتوم ، وهو خريطة شاملة للوصلات العصبية في الدماغ. [ 77 ] [ 80 ] يُستخدم التنشيط البصري الوراثي المُوقَّت بدقة لمعايرة إشارة الديناميكا الدموية المتأخرة ( BOLD ) التي يعتمد عليها التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.

طيف امتصاص الضوء

تتميز بروتينات الأوبسين المستخدمة حاليًا بوجود قمم امتصاص عبر الطيف المرئي، إلا أنها تظل حساسة بشكل ملحوظ للضوء الأزرق. [ 77 ] هذا التداخل الطيفي يجعل من الصعب جدًا دمج تنشيط الأوبسين مع المؤشرات المشفرة جينيًا ( GEVIs ، GECIs ، GluSnFR ، synapto-pHluorin )، والتي يتطلب معظمها إثارة بالضوء الأزرق. من شأن الأوبسينات التي يتم تنشيطها بالأشعة تحت الحمراء، عند قيمة إشعاع قياسية، أن تزيد من اختراق الضوء وتعزز الدقة من خلال تقليل تشتت الضوء.

الاستجابة المكانية

بسبب التشتت، قد يُحدث شعاع ضوئي ضيق مُوجّه لتحفيز الخلايا العصبية في رقعة من النسيج العصبي استجابةً أوسع بكثير من نطاق الشعاع المُحفّز. [ 81 ] في هذه الحالة، قد تُنشّط الخلايا العصبية (أو تُثبّط) دون قصد. تُستخدم أدوات المحاكاة الحاسوبية [ 82 ] [ 83 ] لتقدير حجم النسيج المُحفّز لأطوال موجية مختلفة من الضوء.

التطبيقات

لقد ساهم مجال علم البصريات الوراثية في تعزيز الفهم العلمي الأساسي لكيفية مساهمة أنواع معينة من الخلايا في وظيفة الأنسجة البيولوجية، مثل الدوائر العصبية في الكائنات الحية . وعلى الصعيد السريري، أدت الأبحاث القائمة على علم البصريات الوراثية إلى اكتشافات جديدة حول العلاج بالضوء.[ 84 ] مرض باركنسون [ 85 ] [ 86 ] واضطرابات عصبية ونفسية أخرى مثل التوحد ، والفصام ، وإدمان المخدرات ، والقلق، والاكتئاب . [ 50 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] يتضمن علاج تجريبي للعمى استخدام رودوبسين القناة المُعبَّر عنه في الخلايا العقدية ، والذي يتم تحفيزه بأنماط ضوئية من نظارات مصممة خصيصًا. [ 90 ] [ 10 ]

تحديد الخلايا العصبية والشبكات العصبية المحددة

اللوزة الدماغية

استُخدمت تقنيات علم البصريات الوراثية لرسم خرائط الدوائر العصبية في اللوزة الدماغية التي تُسهم في التكييف الخوفي . [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] ومن الأمثلة على هذه الدوائر العصبية، الاتصال بين اللوزة الدماغية القاعدية الجانبية وقشرة الفص الجبهي الظهرية الإنسية، حيث لوحظت تذبذبات عصبية بتردد 4 هرتز مرتبطة بسلوكيات التجميد الناجمة عن الخوف لدى الفئران. تم إدخال جين قناة رودوبوزين-2 إلى فئران معدلة وراثيًا، مُرتبطًا بمُحفز بارفالبومين -كري، والذي أصاب بشكل انتقائي الخلايا العصبية البينية الموجودة في كل من اللوزة الدماغية القاعدية الجانبية وقشرة الفص الجبهي الظهرية الإنسية، والمسؤولة عن تذبذبات 4 هرتز. تم تحفيز الخلايا العصبية البينية بصريًا مما أدى إلى توليد سلوك التجميد، ونتيجة لذلك قدمت دليلًا على أن هذه التذبذبات بتردد 4 هرتز قد تكون مسؤولة عن استجابة الخوف الأساسية التي تنتجها مجموعات الخلايا العصبية على طول القشرة الجبهية الظهرية الإنسية واللوزة القاعدية الجانبية. [ 95 ]   

كشفت المزيد من التجارب باستخدام علم البصريات الوراثية على اللوزة الدماغية المركزية (CeA) عن دور هذه المنطقة في وظائف حسية حركية قوية. وباستخدام نماذج الفئران، أظهر التصوير الحيوي للكالسيوم تنشيط مجموعات عصبية تُعبّر عن عامل النسخ Isl1 عند بدء العض. وكان النشاط العصبي متناسبًا طرديًا مع صلابة الجسم الذي يتم عضه، مما يشير إلى دور الخلايا العصبية في تعديل القوة. وقد عزز التنشيط البصري الوراثي لخلايا Isl1 العصبية في اللوزة الدماغية المركزية سلوكيات العض، بينما أدى تثبيطها إلى إضعافها من خلال تقليل نشاط عضلات إغلاق الفك. علاوة على ذلك، أدى تنشيط إسقاطات Isl1 من اللوزة الدماغية المركزية إلى التكوين الشبكي صغير الخلايا (PCRt) ونواة السقيفية الجسرية (PPtg) إلى زيادة وتيرة العض ومدته، مما يشير إلى وجود صلة بين الحالات التحفيزية والمخرجات الحركية. [ 96 ]

القشرة الحزامية الأمامية

استُخدمت تقنيات علم البصريات الوراثية أيضًا لدراسة مسارات الألم المتورطة في الألم المزمن والألم العصبي. [ 97 ] تُعدّ القشرة الحزامية الأمامية (ACC) بنيةً شديدة الترابط ضمن الجهاز الحوفي، وهي مسؤولة عن معالجة الألم. ويتسم تطور الألم العصبي بتقوية هذه الإشارات على المدى الطويل. [ 98 ] وقد أدى تحفيز الخلايا العصبية المثبطة في القشرة الحزامية الأمامية التي تُعبّر عن قناة رودوبسين-2 إلى انخفاض استجابات الألم الحاد الانعكاسية لدى الفئران. تُظهر هذه الدراسات أن تعديل المسارات المثبطة المتورطة في معالجة الألم يُوفّر طريقةً فعّالةً للسيطرة على الألم الالتهابي والألم العصبي. [ 99 ]

البصلة الشمية

كان التنشيط البصري الوراثي للخلايا العصبية الحسية الشمية بالغ الأهمية لإثبات التوقيت في معالجة الروائح [ 100 ] ولآلية السلوكيات الموجهة بالشم بوساطة التعديل العصبي (مثل العدوان والتزاوج ) [ 101 ]. بالإضافة إلى ذلك، وبمساعدة علم البصريات الوراثية، تم إعادة إنتاج أدلة تُظهر أن "الصورة اللاحقة" للروائح تتركز بشكل أكبر في مركز البصلة الشمية ، بدلاً من محيطها حيث توجد الخلايا العصبية المستقبلة للروائح. تم تحفيز فئران معدلة وراثيًا مصابة بقناة رودوبسين Thy1-ChR2 باستخدام ليزر بطول موجي 473 نانومتر، وُضع عبر الجمجمة فوق الجزء الظهري من البصلة الشمية. أدى التحفيز الضوئي المطول للخلايا الميترالية في البصلة الشمية إلى ملاحظة نشاط عصبي أطول أمداً في المنطقة بعد توقف التحفيز الضوئي، مما يعني أن الجهاز الحسي الشمي قادر على الخضوع لتغيرات طويلة الأمد والتعرف على الاختلافات بين الروائح القديمة والجديدة. [ 102 ] 

النواة المتكئة

تم دمج علم البصريات الوراثية، وسلوك الثدييات المتحركة بحرية، وعلم وظائف الأعضاء الكهربائية في الجسم الحي ، وعلم وظائف الأعضاء في الشرائح النسيجية لدراسة الخلايا العصبية الكولينية البينية في النواة المتكئة عن طريق التنشيط أو التثبيط المباشر. على الرغم من أن هذه الخلايا الكولينية لا تمثل سوى أقل من 1% من إجمالي عدد خلايا النواة المتكئة، إلا أنها قادرة على التحكم في نشاط النهايات الدوبامينية التي تعصب الخلايا العصبية الشوكية المتوسطة في النواة المتكئة. [ 103 ] من المعروف أن هذه الخلايا العصبية الشوكية المتوسطة في النواة المتكئة تشارك في المسار العصبي الذي يُمارس الكوكايين من خلاله تأثيراته، حيث ثبت أن تقليل التغيرات التي يُحدثها الكوكايين في نشاط هذه الخلايا العصبية يُثبط التكييف مع الكوكايين . قد تُشكل الخلايا العصبية الكولينية القليلة الموجودة في النواة المتكئة أهدافًا فعالة للعلاج الدوائي في علاج إدمان الكوكايين . [ 50 ]

القشرة الجبهية الأمامية

أقفاص للفئران مزودة بمبدلات LED ضوئية وراثية تسمح بدراسة سلوك الحيوان في الجسم الحي أثناء التحفيزات الضوئية الوراثية

تُظهر التسجيلات الحية والمخبرية من مختبر علم وظائف الأعضاء البصرية بجامعة كولورادو بولدر، التابع للدكتور دونالد سي. كوبر، خلايا عصبية هرمية فردية تُعبر عن CAMKII AAV-ChR2 داخل قشرة الفص الجبهي، والتي أظهرت إنتاج جهد فعل عالي الدقة مع نبضات قصيرة من الضوء الأزرق بتردد 20  هرتز ( الشكل 1 ). [ 42 ]

القشرة الحركية والقشرة الكمثرية

أدى التحفيز البصري الوراثي المتكرر في الحيوانات السليمة إلى إحداث نوبات صرع في نهاية المطاف. [ 104 ] وقد أُطلق على هذا النموذج اسم "التحفيز البصري المتكرر". وكشفت الدراسات المختبرية عن فقدان التثبيط الارتجاعي في الدائرة الكمثرية نتيجة لضعف تخليق حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA). [ 105 ]

قلب

طُبقت تقنية علم البصريات الوراثية على خلايا عضلة القلب الأذينية لإنهاء اضطرابات نظم القلب الحلزونية ، التي وُجد أنها تحدث في الرجفان الأذيني ، باستخدام الضوء. [ 106 ] لا تزال هذه الطريقة قيد التطوير. استكشفت دراسة حديثة إمكانيات علم البصريات الوراثية كطريقة لتصحيح اضطرابات نظم القلب وإعادة تزامن ضربات القلب. أدخلت الدراسة قناة رودوبسين-2 إلى خلايا عضلة القلب في مناطق البطين لقلوب الفئران المعدلة وراثيًا، وأجرت دراسات مخبرية للتحفيز الضوئي على كل من الفئران ذات التجويف المفتوح والفئران ذات التجويف المغلق. أدى التحفيز الضوئي إلى زيادة تنشيط الخلايا، وبالتالي زيادة انقباضات البطين، مما أدى إلى زيادة معدل ضربات القلب. بالإضافة إلى ذلك، طُبق هذا النهج في علاج إعادة تزامن القلب ( CRT ) كجهاز تنظيم ضربات قلب بيولوجي جديد كبديل لعلاج إعادة تزامن القلب القائم على الأقطاب الكهربائية. [ 107 ] في الآونة الأخيرة، استُخدمت تقنية علم البصريات الوراثية في القلب لإزالة الرجفان البطيني عن طريق الإضاءة الموضعية فوق التامور، [ 108 ] أو الإضاءة العامة للقلب بأكمله ، [ 109 ] أو باستخدام أنماط تحفيز مخصصة بناءً على آليات اضطراب النظم القلبي بهدف خفض طاقة إزالة الرجفان. [ 110 ]

العقدة الحلزونية

أدى التحفيز البصري الوراثي للعقدة الحلزونية في الفئران الصماء إلى استعادة النشاط السمعي. [ 111 ] يسمح تطبيق التحفيز البصري الوراثي على منطقة القوقعة بتحفيز أو تثبيط خلايا العقدة الحلزونية. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لخصائص جهد الراحة لخلايا العقدة الحلزونية، فقد استُخدمت متغيرات مختلفة من بروتين قناة رودوبسين-2، مثل كرونوس [ 112 ] ، وكاتش، وإف-كريمزون [ 113 ] . تتميز متغيرات كرونوس وكاتش بفائدتها الخاصة نظرًا لقصر مدة بقائها في حالة عدم التنشيط، مما يسمح بنشاط أكبر مع عدد أقل من دفعات الضوء الأزرق المنبعثة. علاوة على ذلك، يسمح استخدام قنوات مُهندسة ذات إزاحة حمراء، مثل إف-كريمزون، بالتحفيز باستخدام أطوال موجية أطول، مما يقلل من المخاطر المحتملة للتسمم الضوئي على المدى الطويل دون التأثير على سرعة الاستجابة. [ 114 ] ونتيجة لذلك، سيحتاج الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى طاقة أقل، وستصبح فكرة استخدام الأطراف الاصطناعية القوقعية المرتبطة بالتحفيز الضوئي أكثر جدوى. [ 115 ]

جذع الدماغ

مكّن التحفيز البصري الوراثي لقناة رودوبسين معدلة قابلة للاستثارة بالضوء الأحمر (ReaChR) والمُعبر عنها في النواة الحركية للوجه من تنشيط الخلايا العصبية الحركية بأقل قدر من التدخل الجراحي ، مما أدى إلى تحفيز حركات الشوارب لدى الفئران. [ 116 ] استخدمت دراسة حديثة علم البصريات الوراثية على نواة الرفاء الظهرية لتنشيط وتثبيط إطلاق الدوبامين في المنطقة السقيفية البطنية. ولتحفيز إطلاق الدوبامين، تم حقن فئران معدلة وراثيًا بقناة رودوبسين-2 مع مُحفز TH-Cre، ولتثبيط إطلاقه، أُضيف الأوبسين المُفرط الاستقطاب NpHR إلى مُحفز TH-Cre. أظهرت النتائج أن التنشيط البصري للخلايا العصبية الدوبامينية أدى إلى زيادة التفاعلات الاجتماعية، وأن تثبيطها قلل من الحاجة إلى التفاعل الاجتماعي فقط بعد فترة من العزلة. [ 117 ]

النظام البصري

قد يكون دراسة الجهاز البصري باستخدام علم البصريات الوراثية أمرًا صعبًا. فالضوء المستخدم في التحكم البصري الوراثي قد يؤدي إلى تنشيط المستقبلات الضوئية، نتيجةً لقرب الدوائر البصرية الأولية من هذه المستقبلات. في هذه الحالة، يصعب تحقيق الانتقائية المكانية (خاصةً في حالة الفص البصري للذبابة). لذا، تتطلب دراسة الجهاز البصري فصلًا طيفيًا، باستخدام قنوات تُنشط بأطوال موجية مختلفة عن تلك التي تُنشطها الرودوبسينات داخل المستقبلات الضوئية (ذروة التنشيط عند 480  نانومتر للرودوبسين 1 في ذبابة الفاكهة ). ​​يُستخدم كل من CsChrimson المُزاح نحو الأحمر [ 118 ] أو قناة الرودوبسين ثنائية الاستقرار [ 119 ] للتنشيط البصري الوراثي للخلايا العصبية (أي إزالة الاستقطاب)، حيث يسمح كلاهما بالفصل الطيفي. لتحقيق تثبيط النشاط العصبي (أي فرط الاستقطاب )، يمكن استخدام قناة أنيونية من نوع رودوبسين، تم اكتشافها في طحلب غيلارديا ثيتا (وتُسمى GtACR1). [ 120 ] تتميز GtACR1 بحساسيتها العالية للضوء مقارنةً بالقنوات المثبطة الأخرى، مثل مضخات الكلوريد من فئة هالورودوبسين، كما أنها تتمتع بموصلية قوية. ونظرًا  لقرب ذروة تنشيطها (515 نانومتر) من ذروة تنشيط رودوبسين 1، فمن الضروري معايرة الإضاءة البصرية الوراثية والمحفز البصري بدقة. وتشمل العوامل التي يجب مراعاتها: طول موجة الإضاءة البصرية الوراثية (التي قد تكون أعلى من ذروة تنشيط GtACR1)، وحجم المحفز (لتجنب تنشيط القنوات بواسطة ضوء المحفز)، وشدة الإضاءة البصرية الوراثية. وقد ثبت أن GtACR1 يمكن أن تكون أداة تثبيط مفيدة في الدراسات البصرية الوراثية لذبابة الفاكهة ( دروسوفيلا).يتم تثبيط التعبير عن الخلايا العصبية T4/T5 في الجهاز البصري. [ 121 ] ويمكن أيضًا إجراء هذه الدراسات على حيوانات سليمة تتصرف بشكل طبيعي، على سبيل المثال لدراسة الاستجابة البصرية الحركية .

نظام حسي حركي

يُختبر مدى ضرورة وكفاية الخلايا العصبية، على التوالي، في توليد السلوك عن طريق تثبيطها أو تنشيطها باستخدام علم البصريات الوراثية. [ 122 ] وباستخدام هذا النهج، يستطيع الباحثون تحليل الدوائر العصبية التي تتحكم في المخرجات الحركية. ومن خلال إحداث اضطراب في الخلايا العصبية في مواقع مختلفة من الجهاز الحسي الحركي، تعرّف الباحثون على دور الخلايا العصبية النازلة في استثارة السلوكيات النمطية، [ 123 ] وكيف يؤثر الإدخال الحسي اللمسي الموضعي [ 124 ] ونشاط الخلايا العصبية البينية [ 125 ] على الحركة، ودور خلايا بوركنجي في توليد الحركة وتعديلها. [ 126 ] تُعد هذه تقنية فعّالة لفهم الأسس العصبية لحركة الحيوانات، والحركة بشكل عام.

التحكم الزمني الدقيق في التدخلات

تتيح المحفزات البصرية الوراثية المتوفرة حاليًا التحكم الزمني الدقيق في التدخل المطلوب (أي تثبيط أو تنشيط الخلايا العصبية المستهدفة) بدقة تصل عادةً إلى مستوى أجزاء من الألف من الثانية. [ 127 ] ومع ذلك، تختلف الدقة الزمنية بين المحفزات البصرية الوراثية، [ 128 ] وتعتمد على تردد وشدة التحفيز. [ 81 ]

يمكن الآن تصميم تجارب يتم فيها تشغيل الضوء المستخدم في التدخل بواسطة عنصر سلوكي معين (لكبح السلوك)، أو بواسطة محفز غير مشروط معين (لربط شيء ما بهذا المحفز)، أو بواسطة حدث تذبذبي معين في الدماغ (لكبح الحدث). [ 129 ] [ 130 ] وقد استُخدم هذا النوع من النهج بالفعل في العديد من مناطق الدماغ.

الحصين

تُعدّ موجات SWRs أحداثًا تذبذبية عالية التردد ومميزة في الحصين ، يُعتقد أنها تلعب دورًا في تكوين الذاكرة وتثبيتها. يمكن رصد هذه الأحداث بسهولة من خلال تتبع دورات التذبذب في جهد المجال الموضعي المسجل مباشرةً . وبهذه الطريقة، يمكن استخدام بداية الحدث كإشارة تحفيزية لومضة ضوئية تُوجّه عائدةً إلى الحصين لتثبيط الخلايا العصبية تحديدًا أثناء موجات SWRs، وكذلك لتثبيط التذبذب نفسه باستخدام علم البصريات الوراثية. [ 131 ] تُعدّ هذه الأنواع من التجارب "ذات الحلقة المغلقة" مفيدة لدراسة مركبات SWR ودورها في الذاكرة.

مسارات الإشارات الخلوية/علم الأحياء الخلوي

التحكم البصري الوراثي في ​​القوى الخلوية وتحفيز التحويل الميكانيكي. [ 132 ] تخضع الخلايا الموضحة في الصورة لجلسة تصوير لمدة ساعة بالتزامن مع ضوء أزرق ينبض كل 60 ثانية. ويُشار إلى ذلك أيضًا بظهور نقطة زرقاء وامضة على الصورة. تسترخي الخلية لمدة ساعة دون تنشيط ضوئي، ثم تتكرر هذه الدورة. يُظهر المربع المُدرج نواة الخلية مُكبِّرًا.

على غرار كيفية تمكين قنوات الأيونات الطبيعية المُفعّلة بالضوء، مثل قناة رودوبسين-2، من التحكم البصري في تدفق الأيونات، وهو أمرٌ بالغ الأهمية في علم الأعصاب، فإن بروتينات نقل الإشارة المُتحكَّم بها بالضوء الطبيعي تُتيح أيضًا التحكم البصري في المسارات البيوكيميائية، بما في ذلك توليد الرسل الثانويين وتفاعلات البروتين-بروتين، وهو أمرٌ بالغ الأهمية في دراسة بيولوجيا الخلية والتطور. [ 133 ] في عام 2002، تم إثبات أول مثال لاستخدام البروتينات الضوئية من كائن حي آخر للتحكم في مسار بيوكيميائي، وذلك باستخدام التفاعل المُستحث بالضوء بين فيتوكروم النبات وعامل التفاعل مع الفيتوكروم (PIF) للتحكم في نسخ الجينات في الخميرة. [ 2 ] من خلال دمج الفيتوكروم مع نطاق ربط الحمض النووي، ودمج PIF مع نطاق تنشيط النسخ، أمكن تحفيز تنشيط نسخ الجينات التي يتعرف عليها نطاق ربط الحمض النووي بواسطة الضوء. [ ٢ ] استبقت هذه الدراسة جوانب من التطور اللاحق لعلم البصريات الوراثية في الدماغ، على سبيل المثال، من خلال اقتراح أن "توصيل الضوء الموجه بواسطة الألياف البصرية لديه القدرة على استهداف خلايا أو أنسجة محددة، حتى داخل الكائنات الحية الأكبر حجمًا والأكثر عتامة". [ ٢ ] لم تكن الدراسات المنشورة متسقة بشأن ما إذا كان ينبغي إدراج التحكم في الكيمياء الحيوية الخلوية باستخدام البروتينات الضوئية ضمن تعريف علم البصريات الوراثية، حيث يشير علم البصريات الوراثية في الاستخدام الشائع تحديدًا إلى التحكم في إطلاق النبضات العصبية باستخدام الأوبسينات، [ ١٣٤ ] [ ١٣٥ ] [ ١٣٦ ] [ ١٣٧ ] ولأن التحكم في إطلاق النبضات العصبية باستخدام الأوبسينات أحدث من التحكم في الكيمياء الحيوية الخلوية باستخدام البروتينات الضوئية ويستخدم آليات مختلفة. [ ١٣٣ ]

البروتينات الحساسة للضوء المستخدمة في مسارات إشارات الخلايا المختلفة

بالإضافة إلى الفيتوكرومات، الموجودة في النباتات والبكتيريا الزرقاء، تُعد نطاقات LOV ( نطاق استشعار الضوء والأكسجين والجهد ) من النباتات والخميرة، ونطاقات الكريبتوكروم من النباتات، نطاقات استشعار ضوئي طبيعية أخرى استُخدمت للتحكم البصري في المسارات البيوكيميائية داخل الخلايا. [ 138 ] [ 133 ] علاوة على ذلك، تم هندسة نطاق استشعار ضوئي اصطناعي من البروتين الفلوري Dronpa للتحكم البصري في المسارات البيوكيميائية. [ 133 ] في نطاقات الاستشعار الضوئي، يرتبط امتصاص الضوء إما بتغير في تفاعلات البروتين-بروتين (كما في حالة الفيتوكرومات، وبعض نطاقات LOV، والكريبتوكرومات، وطفرات Dronpa) أو بتغير في البنية الفراغية يكشف عن جزء بروتيني مرتبط أو يُغير نشاط نطاق بروتيني مرتبط (كما في حالة الفيتوكرومات وبعض نطاقات LOV). [ 133 ] يمكن استخدام تفاعلات البروتين-بروتين المنظمة بالضوء لاستقطاب البروتينات إلى الحمض النووي، على سبيل المثال لتحفيز نسخ الجينات أو تعديلات الحمض النووي، أو إلى الغشاء البلازمي، على سبيل المثال لتنشيط بروتينات الإشارة المقيمة. [ 132 ] [ 139 ] [ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] يتجمع بروتين CRY2 أيضًا عند تنشيطه، لذلك تم دمجه مع نطاقات الإشارة ثم تنشيطه ضوئيًا للسماح بالتنشيط القائم على التجمع. [ 144 ] تم استخدام نطاق LOV2 من الشوفان ( Avena sativa ) لعرض ببتيدات قصيرة أو نطاق بروتيني نشط بطريقة تعتمد على الضوء. [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] يمكن أن يؤدي إدخال نطاق LOV هذا في بروتين آخر إلى تنظيم الوظيفة من خلال اضطراب الببتيد الناتج عن الضوء. [ 148 ] استُخدم بروتين asLOV2، الذي يكشف عن ببتيد ضوئيًا، كقالب لعدة أنظمة اصطناعية لتكوين ثنائيات محفزة بالضوء وأنظمة تفكك محفزة بالضوء (iLID وLOVTRAP، على التوالي). [ 149 ] [ 150 ] يمكن استخدام هذه الأنظمة للتحكم في البروتينات من خلال استراتيجية تقسيم البروتين. [ 151 ] كما استُخدمت نطاقات Dronpa القابلة للتفكك الضوئي لحجب الموقع النشط للبروتين في الظلام، وإطلاقه بعد الإضاءة بضوء سماوي، وإعادة حجبه بعد الإضاءة بضوء بنفسجي. [ 152 ]

التحكم الزمني في نقل الإشارة بالضوء

يجري استكشاف إمكانية التحكم البصري في الإشارات لفترات زمنية مختلفة لتوضيح كيفية تحويل مسارات الإشارات الخلوية مدة الإشارة والاستجابة إلى مخرجات مختلفة. [ 153 ] تتميز مسارات الإشارات الطبيعية بقدرتها على الاستجابة بمخرجات مختلفة تبعًا لاختلافات مدة وتوقيت وديناميكية التحفيز. [ 154 ] على سبيل المثال، يؤدي معالجة خلايا PC12 بعامل نمو البشرة (EGF، الذي يحفز نشاط ERK بشكل عابر) إلى تكاثر الخلايا، بينما يؤدي إدخال عامل نمو الأعصاب (NGF، الذي يحفز نشاط ERK بشكل مستمر) إلى تمايزها إلى خلايا شبيهة بالخلايا العصبية. [ 155 ] وقد تم توصيف هذا السلوك مبدئيًا باستخدام تطبيق EGF وNGF، ولكن تم تكرار هذه النتيجة جزئيًا باستخدام المدخلات البصرية. [ 156 ] بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف حلقة تغذية راجعة سلبية سريعة في مسار RAF-MEK-ERK باستخدام التنشيط النبضي لـ RAF قابل للتحويل الضوئي مُهندس بمجالات Dronpa قابلة للتفكك الضوئي. [ 152 ]

التحفيز الضوئي بالضوضاء البصرية الوراثية

قدّم فريق بحث البروفيسور إلياس مانجارز تقنية التحفيز الضوئي بالضوضاء البصرية الوراثية. [ 157 ] [ 158 ] [ 159 ] وهي تقنية تستخدم ضوءًا عشوائيًا مشوشًا لتنشيط الخلايا العصبية التي تُعبّر عن بروتين ChR2. ويمكن لمستوى مثالي من التحفيز الضوئي بالضوضاء البصرية الوراثية على الدماغ أن يزيد من كمونات المجال المُستحثة الحسية الجسدية، واستجابة تردد إطلاق الخلايا العصبية الهرمية للتحفيز الحسي الجسدي، وسعة تيار الصوديوم.

الجوائز

في عام 2010، اختيرت تقنية علم البصريات الوراثية "طريقة العام" في جميع مجالات العلوم والهندسة من قِبل مجلة الأبحاث متعددة التخصصات " نيتشر ميثودز " [ 160 ] ، وسُلِّط الضوء عليها في مجلة الأبحاث الأكاديمية " ساينس " ضمن "إنجازات العقد" [ 161 ] [ 162 ] [ 136 ] . وفي العام نفسه، مُنح كلٌّ من جورج ناجل وبيتر هيغمان وإرنست بامبرغ جائزة وايلي في العلوم الطبية الحيوية [ 163 ] ، وكانوا من بين الحائزين على جائزة كارل هاينز بيكورتس [ 164 ] . إضافةً إلى ذلك، مُنح كارل دايسيروث جائزة هاينز هاينز ناكاسوني الافتتاحية لـ"عمله الرائد في تطوير أساليب علم البصريات الوراثية لدراسة وظيفة الشبكات العصبية التي تُفسِّر السلوك" [ 165 ] .

في عام 2012، مُنح بامبرغ، وديسيروث، وهيغمان، وناغل جائزة زولش من قبل جمعية ماكس بلانك ، [ 166 ] وحصل ميسينبوك على جائزة باييه لاتور للصحة لـ "ريادته في مناهج علم البصريات الوراثية للتلاعب بالنشاط العصبي والتحكم في سلوك الحيوان". [ 167 ]

في عام 2013، كان جورج ناجل وهيجمان من بين الحاصلين على جائزة لويس جانتيه للطب . [ 168 ] وفي العام نفسه، مُنح بامبرج وبويدن وديسيروث وهيجمان وميسنبوك وجورج ناجل جائزة الدماغ مناصفةً لـ"اختراعهم وتطويرهم لعلم البصريات الوراثية". [ 169 ] [ 170 ]

في عام 2017، حصل ديسيروث على جائزة إلس كرونر فريزينيوس للبحوث "لاكتشافاته في علم البصريات الوراثية وكيمياء الأنسجة الهيدروجيلية، بالإضافة إلى بحثه في الأساس العصبي للاكتئاب". [ 171 ]

في عام 2018، منحت مؤسسة إيناموري ديسيروث جائزة كيوتو لـ "ريادته في علم البصريات الوراثية" و "إحداث ثورة في أبحاث علم الأعصاب النظمي". [ 172 ]

في عام 2019، مُنح بامبرغ وبويدن وديسيروث وهيغمان وميسنبوك وجورج ناجل جائزة رومفورد من قبل الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم تقديراً لـ "مساهماتهم الاستثنائية المتعلقة باختراع وتطوير علم البصريات الوراثية". [ 173 ]

في عام 2020، مُنح دايسيروث جائزة هاينكن للطب من الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم ، وذلك لتطويره علم البصريات الوراثية وكيمياء الأنسجة الهيدروجيلية. [ 174 ] وفي العام نفسه، حصل كل من ميسينبوك وهيغمان وجورج ناجل على جائزة شو في علوم الحياة والطب. [ 175 ]

في عام 2021، حصل كل من هيغمان وديسيروث وديتر أوسترهيلت على جائزة ألبرت لاسكر للبحوث الطبية الأساسية .

في عام 2022، منح المركز الطبي بجامعة كولومبيا إيرفينغ جائزة لويزا غروس هورويتز إلى ديسيروث وهيغمان وميسنبوك لأبحاثهم التي أرست في نهاية المطاف الأساس لمجال علم البصريات الوراثية. [ 176 ]

مراجع

  1. لو، تشى؛ صن، يارو؛ ليانغ، تشنغ بينغ. تشانغ، يي؛ وانغ، تشي قانغ؛ مي ، تشينغ سونغ (2024/06/04). "علم النانو البصري الوراثي لعلاج الأمراض" . ايه سي اس نانو . 18 (22): 14123–14144 . دوى : 10.1021/acsnano.4c00698 . ISSN 1936-086X . بميد 38768091 .  
  2. 1 2 3 4 شيميزو-ساتو إس، هوق إي، تيبرمان جيه إم، كويل بي إتش (أكتوبر 2002). "نظام مُحفِّز جيني قابل للتحكم بالضوء". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 20 (10): 1041-1044 . رمز Bibcode : 2002NatBi..20.1041S . doi : 10.1038/nbt734 . PMID 12219076. S2CID 24914960 .  
  3. غو زد في، لي إن، هوبر دي، أوفير إي، غوتنيسكي دي، تينغ جيه تي، وآخرون . (يناير 2014). " تدفق النشاط القشري الكامن وراء القرار اللمسي لدى الفئران" . نيرون . 81 (1): 179-194 . doi : 10.1016/j.neuron.2013.10.020 . PMC 3984938. PMID 24361077 .   
  4. لاك أ، أوكون م، موس م م، غورناني هـ، فاريل ك، ويلز م ج، وآخرون . (فبراير 2020). "الأساس الدوباميني والأساس الجبهي للتعلم من الثقة الحسية وقيمة المكافأة" . نيرون . 105 (4): 700-711.e6. doi : 10.1016/j.neuron.2019.11.018 . PMC 7031700. PMID 31859030 .   
  5. ليو إكس، راميريز إس، بانغ بي تي، بوريير سي بي، جوفينداراجان إيه، ديسيروث كيه، تونيغاوا إس (مارس 2012). "التحفيز البصري الوراثي لبصمة الحصين يُنشّط استرجاع ذاكرة الخوف" . مجلة نيتشر . 484 (7394): 381-385 . Bibcode : 2012Natur.484..381L . doi : 10.1038/ nature11028 . PMC 3331914. PMID 22441246 .  
  6. تاناكا ر، هيغوتشي ت، كوهاتسو س، ساتو ك، ياماموتو د (نوفمبر 2017). "التنشيط البصري الوراثي للدائرة العصبية الموسومة بـ fruitless في ذكور ذبابة الفاكهة subobscura يحفز حركات التزاوج" . مجلة علم الأعصاب . 37 (48): 11662-11674 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.1943-17.2017 . PMC 6705751. PMID 29109241 .  
  7. ستاماتاكيس إيه إم، ستوبر جي دي (نوفمبر 2012). "استراتيجيات علم البصريات الوراثية لتحليل الدوائر العصبية التي تكمن وراء المكافأة والإدمان" . مجلة كولد سبرينغ هاربور لوجهات النظر في الطب . 2 (11) a011924. doi : 10.1101/cshperspect.a011924 . PMC 3543095. PMID 23043156 .  
  8. موسو، بيير-إيف؛ جونكا، بيير؛ جيلين، ميغان؛ فيلدمان-كيس، داميان؛ تشانغ، هان؛ تشان، راشيل سي دبليو؛ غوردون، مايكل دي (19 يوليو 2019). راماسوامي، ماني؛ دولاك، كاثرين (محررون). " التنشيط البصري الوراثي ذو الحلقة المغلقة للخلايا العصبية الطرفية أو المركزية يُعدِّل التغذية في ذبابة الفاكهة المتحركة بحرية" . eLife . 8 e45636. doi : 10.7554/eLife.45636 . ISSN 2050-084X . PMC 6668987. PMID 31322499 .   
  9. فينغ، كاي؛ سين، راجياشري؛ مينغيشي، ريو؛ دوبيرت، مايكل؛ بوكيمول، تيل؛ بوشغيس، أنسغار؛ ديكسون، باري جيه. (2020-12-02). " التحكم الموزع في الدوائر الحركية للمشي للخلف في ذبابة الفاكهة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1): 6166. Bibcode : 2020NatCo..11.6166F . doi : 10.1038/s41467-020-19936- x . ISSN 2041-1723 . PMC 7710706. PMID 33268800. S2CID 227255627 .    
  10. 1 2 3 ساهل جيه إيه، بولانجر-سيماما إي، باجو سي، أرليو إيه، غالوبي إف، مارتيل جيه إن، وآخرون . (يوليو 2021). "استعادة جزئية للوظيفة البصرية لدى مريض كفيف بعد العلاج البصري الوراثي" . مجلة نيتشر ميديسين . 27 (7): 1223-1229 . doi : 10.1038/s41591-021-01351-4 . PMID 34031601 .  
  11. ليم، ديانا؛ ليدو، جيفري؛ مهاجراني، ماجد؛ فاني، ماثيو؛ مورفي، تيموثي (2013). "الأساليب البصرية الوراثية لرسم خرائط الدماغ الوظيفية للفئران" . مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب . 7 : 54. doi : 10.3389/fnins.2013.00054 . ISSN 1662-453X . PMC 3622058. PMID 23596383 .   
  12. لي، كانديس؛ لافوا، أندريان؛ ليو، جياشو؛ تشين، سيمون إكس؛ ليو، باو هوا (2020). " إضاءة الدماغ: تطبيق علم البصريات الوراثية في تشريح دوائر دماغ الفأر الخاصة بنوع الخلية" . مجلة فرونتيرز في الدوائر العصبية . 14 18. doi : 10.3389/fncir.2020.00018 . ISSN 1662-5110 . PMC 7193678. PMID 32390806 .   
  13. فرانكونفيل، رومان؛ بيرون، سيليا؛ جايرامان، فيفيك (2018-08-20). فيجاي راغافان، ك؛ سكوت، كريستين؛ هاينز، ستانلي (محررون). " بناء شبكة اتصال وظيفية للمجمع المركزي في ذبابة الفاكهة" . eLife . 7 e37017. doi : 10.7554/eLife.37017 . ISSN 2050-084X . PMC 6150698. PMID 30124430 .   
  14. تشين، تشنغهاو؛ أغراوال، سويتا؛ مارك، براندون؛ ماميا، أكيرا؛ سوستار، آن؛ فيلبس، جاسبر س.؛ لي، وي-تشونغ ألين؛ ديكسون، باري ج.؛ كارد، غوينيث م.؛ توثيل، جون س. (2021-12-06). "البنية الوظيفية للدوائر العصبية المسؤولة عن الإحساس العميق في أرجل ذبابة الفاكهة" . علم الأحياء الحالي . 31 (23): 5163–5175.e7. Bibcode : 2021CBio...31E5163C . doi : 10.1016/j.cub.2021.09.035 . ISSN 0960-9822 . PMC 8665017. PMID 34637749 .   
  15. كريك، ف. (ديسمبر 1999). "تأثير البيولوجيا الجزيئية على علم الأعصاب" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، العلوم البيولوجية . 354 (1392): 2021-2025 . doi : 10.1098 / rstb.1999.0541 . PMC 1692710. PMID 10670022 .  
  16. هوفمان أ، هيلدبراندت ف، هيبرلي ج، بولدت ج (سبتمبر 1994). "الميتوكوندريا النشطة ضوئيًا: نقل مضخة بروتونات تعمل بالضوء إلى الغشاء الداخلي للميتوكوندريا في فطر الانشطار (Schizosaccharomyces pombe) داخل الكائن الحي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 91 (20): 9367-9371 . Bibcode : 1994PNAS...91.9367H . doi : 10.1073 / pnas.91.20.9367 . PMC 44813. PMID 7937771 .  
  17. ناجل، ج.؛ موكل، ب.؛ بولدت، ج.؛ بامبرغ، إ. (18-12-1995). "التعبير الوظيفي عن البكتيريورودوبسين في البويضات يسمح بالقياس المباشر لاعتماد ضخ أيونات الهيدروجين المحفز بالضوء على الجهد الكهربائي". رسائل FEBS . 377 (2): 263-266 . Bibcode : 1995FEBSL.377..263N . doi : 10.1016/0014-5793(95)01356-3 . ISSN 0014-5793 . PMID 8543064 .  
  18. زيملمان، بي. في.، لي، جي. إيه.، نغ، إم.، ميسينبوك، جي. (يناير 2002). " التحفيز الضوئي الانتقائي للخلايا العصبية المُشَعَّرة وراثيًا" . نيرون . 33 (1): 15-22 . doi : 10.1016/S0896-6273(01)00574-8 . PMID 11779476. S2CID 16391269 .  
  19. زيملمان، ب. ف.، نسناس، ن.، لي، ج. أ.، ميسينبوك، ج. (فبراير 2003). " التحكم الكيميائي الضوئي في قنوات الأيونات غير المتجانسة: التحكم عن بُعد في مجموعات الخلايا العصبية المُحددة وراثيًا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 100 (3): 1352-1357 . Bibcode : 2003PNAS..100.1352Z . doi : 10.1073/pnas.242738899 . PMC 298776. PMID 12540832 .  
  20. بانغارت م، بورخيس ك، إيزاكوف إي، تراونر د، كرامر ر.هـ (ديسمبر 2004). "قنوات أيونية مُنشَّطة بالضوء للتحكم عن بُعد في إطلاق الخلايا العصبية" . مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 7 (12): 1381-1386 . doi : 10.1038/nn1356 . PMC 1447674. PMID 15558062 .  
  21. فولغراف م، غوروستيزا ب، نومانو ر، كرامر ر.هـ، إيزاكوف إ.ي، تراونر د (يناير 2006). "التحكم التآزري في مستقبل الغلوتامات الأيوني باستخدام مفتاح ضوئي" . مجلة نيتشر للكيمياء الحيوية . 2 (1): 47-52 . doi : 10.1038/nchembio756 . PMC 1447676. PMID 16408092 .  
  22. أرينكيل، بي آر، كلاين، إم إي، دافيسون، آي جي، كاتز، إل سي، إيلرز، إم دي (أبريل 2008). " التحكم الجيني في النشاط العصبي لدى الفئران التي تُعبر بشكل مشروط عن TRPV1" . مجلة نيتشر ميثودز . 5 (4): 299-302 . doi : 10.1038/nmeth.1190 . PMC 3127246. PMID 18327266 .  
  23. غولر إيه دي، رين ووتر إيه، باركر جي جي، جونز جي إل، أرجيلي إي، أرينكيل بي آر، وآخرون . (مارس 2012). "تنشيط عابر لخلايا عصبية محددة في الفئران عن طريق التعبير الانتقائي لمستقبل الكابسيسين" . نيتشر كوميونيكيشنز . 3 746. Bibcode : 2012NatCo...3..746G . doi : 10.1038/ncomms1749 . PMC 3592340. PMID 22434189 .   
  24. وانغ م، بيروفا ز، أرينكيل ب ر، لي ب (مايو 2014). "التعديلات المشبكية في القشرة الجبهية الإنسية في قابلية التأثر بالإجهاد ومقاومته" . مجلة علم الأعصاب . 34 (22): 7485-7492 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.5294-13.2014 . PMC 4035514. PMID 24872553 .  
  25. 1 2 3 ناجل جي، سزيلاس تي، هون دبليو، كاتيريا إس، أديشفيلي إن، بيرتهولد بي، وآخرون . (نوفمبر 2003). "قناة رودوبسين-2، قناة غشائية انتقائية للأيونات الموجبة تُفتح مباشرةً بالضوء" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 100 (24): 13940-13945 . Bibcode : 2003PNAS..10013940N . doi : 10.1073 / pnas.1936192100 . PMC 283525. PMID 14615590 .   
  26. هارتز هـ، هيغمان ب (6 يونيو 1991). "تيارات الكالسيوم المنظمة بواسطة الرودوبسين في الكلاميدوموناس". نيتشر . 351 (6326): 489-491 . Bibcode : 1991Natur.351..489H . doi : 10.1038/351489a0 . S2CID 4309593 . 
  27. ^ Nagel G، Ollig D، Fuhrmann M، Kateriya S، Musti AM، Bamberg E، Hegemann P (يونيو 2002). "Channelrhodopsin-1: قناة بروتون ذات بوابات خفيفة في الطحالب الخضراء". علوم . 296 (5577): 2395–2398 . بيب كود : 2002Sci...296.2395N . دوى : 10.1126/science.1072068 . بميد 12089443 . S2CID 206506942 .  
  28. دايسيروث ك (سبتمبر 2015). "علم البصريات الوراثية: 10 سنوات من الأوبسينات الميكروبية في علم الأعصاب" . مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 18 (9): 1213-1225 . doi : 10.1038/nn.4091 . PMC 4790845. PMID 26308982 .  
  29. بويدن إي إس، تشانغ إف، بامبرغ إي، ناغل جي، دايسروث كيه (سبتمبر 2005). "التحكم البصري الموجه جينيًا في النشاط العصبي على نطاق زمني بالمللي ثانية". مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 8 (9): 1263-1268 . doi : 10.1038/nn1525 . PMID 16116447. S2CID 6809511 .  
  30. «قد يكون هو المخترع الحقيقي لأكبر إنجاز في علم الأعصاب منذ عقود. لكنك لم تسمع به قط» . STAT . 1 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 9 فبراير 2020 .
  31. ديسيروث، كارل (26 أغسطس 2015). "علم البصريات الوراثية: 10 سنوات من الأوبسينات الميكروبية في علم الأعصاب" . مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 18 (9): 1213-1225 . doi : 10.1038/nn.4091 . PMC 4790845. PMID 26308982 .  
  32. بي أ، كوي ج، ما ي ب، أولشيفسكايا إي، بو م، ديزهور أ م، بان ز هـ (أبريل 2006). "التعبير غير الطبيعي عن رودوبسين من النوع الميكروبي يستعيد الاستجابات البصرية في الفئران المصابة بتنكس الخلايا المستقبلة للضوء" . نيرون . 50 ( 1): 23-33 . doi : 10.1016/j.neuron.2006.02.026 . PMC 1459045. PMID 16600853 .  
  33. ليما إس كيو، ميسينبوك جي (أبريل 2005). "التحكم عن بعد في السلوك من خلال التحفيز الضوئي الموجه جينيًا للخلايا العصبية" . الخلية . 121 (1): 141-152 . doi : 10.1016/j.cell.2005.02.004 . PMID 15820685. S2CID 14608546 .  
  34. 1 2 لي إكس، غوتيريز دي في، هانسون إم جي، هان جيه، مارك إم دي، تشيل إتش، وآخرون . (ديسمبر 2005). "التنشيط والتثبيط السريع وغير الجراحي للنشاط العصبي والشبكي بواسطة رودوبسين الفقاريات وقناة رودوبسين الطحالب الخضراء" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 102 (49): 17816-17821 . Bibcode : 2005PNAS..10217816L . doi : 10.1073/pnas.0509030102 . PMC 1292990. PMID 16306259 .   
  35. ناجل جي، براونر إم، ليوالد جيه إف، أديشفيلي إن، بامبرغ إي، غوتشالك إيه (ديسمبر 2005). "تنشيط قناة رودوبسين-2 بالضوء في الخلايا القابلة للاستثارة في دودة Caenorhabditis elegans يُحفز استجابات سلوكية سريعة" . علم الأحياء الحالي . 15 (24): 2279-2284 . Bibcode : 2005CBio...15.2279N . doi : 10.1016/j.cub.2005.11.032 . PMID 16360690. S2CID 7036529 .  
  36. تسين جيه زد، تشين دي إف، جيربر دي، توم سي، ميرسر إي إتش، أندرسون دي جيه، وآخرون . (ديسمبر 1996). "حذف الجينات المقيد بمنطقة فرعية ونوع خلوي في دماغ الفأر" . مجلة الخلية . 87 (7): 1317-1326 . doi : 10.1016/S0092-8674( 00 )81826-7 . PMID 8980237. S2CID 863399 .   
  37. تسين جيه زد (2016). " علم الوراثة العصبية بتقنية كري-لوكس: 20 عامًا من التطبيقات المتعددة في أبحاث الدماغ وما زال العدد في ازدياد..." مجلة فرونتيرز إن جينيتكس . 7 : 19. doi : 10.3389/fgene.2016.00019 . PMC 4759636. PMID 26925095 .  
  38. هان إكس، بويدن إي إس (مارس 2007). "التنشيط البصري متعدد الألوان، وإسكات النشاط العصبي، وعدم تزامن النشاط العصبي، بدقة زمنية تصل إلى مستوى النبضة المفردة" . PLOS ONE . 2 ( 3) e299. مكتبة العلوم العامة. Bibcode : 2007PLoSO...2..299H . doi : 10.1371/journal.pone.0000299 . OCLC 678618519. PMC 1808431. PMID 17375185 .   
  39. تشانغ ف، وانغ ل ب، براونر م، ليوالد ج ف، كاي ك، واتزكي ن، وآخرون (أبريل 2007). "الاستجواب البصري السريع متعدد الوسائط للدوائر العصبية". نيتشر . 446 (7136): 633-639 . Bibcode : 2007Natur.446..633Z . doi : 10.1038/nature05744 . PMID 17410168. S2CID 4415339 .   
  40. شرودر-لانغ إس، شفارتزل إم، سيفرت آر، سترونكر تي، كاتيريا إس، لوزر جيه، وآخرون . (يناير 2007). " التلاعب السريع بمستوى cAMP الخلوي بواسطة الضوء في الجسم الحي" . نيتشر ميثودز . 4 (1): 39-42 . doi : 10.1038/nmeth975 . PMID 17128267. S2CID 10616442 .   
  41. غاو إس، ناغبال جيه، شنايدر إم دبليو، كوزياك-بافلوفيتش في، ناغل جي، غوتشالك إيه (سبتمبر 2015). " التلاعب البصري الوراثي بـ cGMP في الخلايا والحيوانات بواسطة أوبسين غوانيل سيكلاز CyclOp المنظم بإحكام بواسطة الضوء" . نيتشر كوميونيكيشنز . 6 (1) 8046. Bibcode : 2015NatCo...6.8046G . doi : 10.1038/ncomms9046 . PMC 4569695. PMID 26345128 .  
  42. 1 2 3 باراتا إم في، ناكامورا إس، دوبيليس بي، بومرينزي إم بي، دولزاني إس دي، كوبر دي سي (2 أبريل 2012). "التحكم البصري الوراثي في ​​نشاط الخلايا العصبية الهرمية المستهدفة وراثيًا في قشرة الفص الجبهي" (ملف PDF) . Nature Precedings . arXiv : 1204.0710 . Bibcode : 2012arXiv1204.0710B . doi : 10.1038/npre.2012.7102.1 . S2CID 31641314 . 
  43. هوسون إس جيه، ليوالد جيه إف، شولتيس سي، ستيرمان جيه إن، لو إتش، غوتشالك إيه (2012). صموئيل إيه (محرر). "مضخات البروتون الميكروبية القابلة للتنشيط بالضوء كمثبطات عصبية لتشريح الشبكات العصبية وظيفيًا في دودة C. elegans" . PLOS ONE . 7 (7) e40937. Bibcode : 2012PLoSO...740937H . doi : 10.1371 / journal.pone.0040937 . PMC 3397962. PMID 22815873 .  أيقونة الوصول المفتوح
  44. ليو واي، لوبوف بي، غو إكس، كوريا بي إيه، غوالبرتو دي جي، لينتس آر، غارسيا إل آر (مارس 2011). غودمان إم بي (محرر). "دائرة منظمة بالكولين تنسق الحفاظ على حالات الاستقرار الثنائي لسلوك حسي حركي أثناء تزاوج ذكور Caenorhabditis elegans" . PLOS Genetics . 7 (3) e1001326. doi : 10.1371/journal.pgen.1001326 . PMC 3053324. PMID 21423722 .  أيقونة الوصول المفتوح
  45. دايسيروث ك. "علم البصريات الوراثية: التحكم في الدماغ بالضوء [ نسخة موسعة ] " . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-11-2016 .
  46. بيك إس، يو-سترزيلتشيك جيه، بولز دي، كونستانتين أو إم، جي سي إي، إهمان إن، وآخرون . (2018). " قنوات أيونية اصطناعية مُنشَّطة بالضوء للتنشيط والتثبيط البصري الوراثي" . فرونتيرز إن نيوروساينس . 12 643. doi : 10.3389/fnins.2018.00643 . PMC 6176052. PMID 30333716 .   
  47. سييرا واي إيه، روست بي، أولداني إس، شنايدر-وارم إف، سيفرت آر، شميتز دي، هيغمان بي (نوفمبر 2018). "أداة بصرية وراثية ثنائية المكونات تعتمد على قنوات البوتاسيوم لكبح الخلايا القابلة للاستثارة" . مجلة الفيزياء الحيوية . 114 (3): 668أ. Bibcode : 2018BpJ...114..668A . doi : 10.1016/j.bpj.2017.11.3607 . hdl : 21.11116/0000-0003-4AEF-E .
  48. تشاو إس، كونها سي، تشانغ إف، ليو كيو، غلوس بي، ديسيروث كيه، وآخرون . (أغسطس 2008). "تحسين التعبير عن هالورودوبسين لكبح النشاط العصبي المُستحث بالضوء" . بيولوجيا خلية الدماغ . 36 ( 1-4 ): 141-154 . doi : 10.1007/s11068-008-9034-7 . PMC 3057022. PMID 18931914 .   
  49. 1 2 غرادينارو ف، طومسون ك ر، دايسيروث ك (أغسطس 2008). "eNpHR: هالورودوبسين ناترونوموناس مُحسَّن للتطبيقات البصرية الوراثية" . بيولوجيا خلية الدماغ . 36 ( 1-4 ): 129-139 . doi : 10.1007/s11068-008-9027-6 . PMC 2588488. PMID 18677566 .  
  50. 1 2 3 ويتن آي بي، لين إس سي، برودسكي إم، براكاش آر، ديستر آي، أنيكيفا بي، وآخرون . (ديسمبر 2010). "الخلايا العصبية البينية الكولينية تتحكم في نشاط الدوائر المحلية وتكييف الكوكايين" . مجلة ساينس . 330 (6011): 1677-1681 . Bibcode : 2010Sci...330.1677W . doi : 10.1126/science.1193771 . PMC 3142356. PMID 21164015 .   
  51. كيم جيه إم، هوا جيه، غاريغا بي، ريفز بي جيه، راجبانداري يو إل، خورانا إتش جي (فبراير 2005). "تنشيط إشارات مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية بواسطة الضوء بواسطة رودوبسين هجين يحتوي على الحلقات السيتوبلازمية لمستقبلات بيتا 2 الأدرينالية". الكيمياء الحيوية . 44 (7): 2284-2292 . doi : 10.1021/bi048328i . PMID 15709741 . 
  52. أيران آر دي، طومسون كيه آر، فينو إل إي، بيرنشتاين إتش، دايسروث كيه (أبريل 2009). "التحكم الدقيق زمنيًا في الإشارات داخل الخلايا في الجسم الحي". نيتشر . 458 ( 7241): 1025-1029 . Bibcode : 2009Natur.458.1025A . doi : 10.1038/nature07926 . PMID 19295515. S2CID 4401796 .  
  53. ليفسكايا أ، وينر أو دي، ليم دبليو إيه، فويغت سي إيه (أكتوبر 2009). "التحكم المكاني والزماني في إشارات الخلية باستخدام تفاعل بروتيني قابل للتحويل بالضوء" . نيتشر . 461 ( 7266): 997-1001 . Bibcode : 2009Natur.461..997L . doi : 10.1038/nature08446 . PMC 2989900. PMID 19749742 .  
  54. وو واي آي، فراي دي، لونغو أو آي، ياهريغ إيه، شليشتينغ آي ، كولمان بي، هان كيه إم (سبتمبر 2009). "يتحكم بروتين Rac المُشفّر جينيًا والقابل للتنشيط الضوئي في حركة الخلايا الحية" . مجلة نيتشر . 461 (7260): 104-108 . Bibcode : 2009Natur.461..104W . doi : 10.1038/nature08241 . PMC 2766670. PMID 19693014 .  
  55. يازاوا م، صادقياني أ.م، هسوه ب، دولمتش ر.إ (أكتوبر 2009). "تحفيز التفاعلات بين البروتينات في الخلايا الحية باستخدام الضوء". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 27 (10): 941-945 . doi : 10.1038/nbt.1569 . PMID 19801976. S2CID 205274357 .  
  56. ستيرل م، ستامبف ب، أودواري د، غويتا ر، هاغيدورن ر، لوسي أ، وآخرون . (يناير 2011). "تعديل cAMP الخلوي بواسطة الضوء بواسطة إنزيم أدينيل سيكلاز صغير مُنشط ضوئيًا بكتيريًا، bPAC، من بكتيريا التربة بيجياتوا" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 286 (2): 1181-1188 . Bibcode : 2011JBiCh.286.1181S . doi : 10.1074 / jbc.M110.185496 . PMC 3020725. PMID 21030594 .   
  57. ريو إم إتش، موسكفين أو في، سيلتبرغ-ليبرليس جيه، غوملسكي إم (ديسمبر 2010). "إنزيمات نيوكليوتيديل سيكلاز طبيعية وهندسية مُنشَّطة ضوئيًا لتطبيقات علم البصريات الوراثية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 285 (53): 41501-41508 . Bibcode : 2010JBiCh.28541501R . doi : 10.1074/jbc.M110.177600 . PMC 3009876. PMID 21030591 .  
  58. ماهن، ماتياس؛ ساراف-سينيك، إنبار؛ باتيل، بريتيش؛ بولين، ماورو؛ بيتون، إيال؛ كاراليس، نيكولاوس؛ بروينتجنس، فيليسيتاس؛ بالجي، شاكيد؛ جات، آصف؛ داين، جوليان؛ ويتك، جوناس؛ دافيدي، إيدو؛ ليفي، ريفكا؛ ليتفين، آنا؛ تشو، فانغمين (مايو 2021). "التثبيط البصري الوراثي الفعال لإطلاق الناقلات العصبية باستخدام رودوبسين البعوض" . نيرون . 109 ( 10): 1621-1635.e8. doi : 10.1016/j.neuron.2021.03.013 . PMC 7611984. PMID 33979634 .  
  59. ويتيك، جوناس؛ نوزونيك، أدريانا؛ بولين، ماورو؛ ساراف-سينيك، إنبار؛ ماتوسيفيتش، نوا؛ مالان، دانييلا؛ براون، بوبي جيه؛ داين، جوليان؛ ليفي، ريفكا (2024). "مستقبل ضوئي ثنائي الاستقرار مثبط للتحكم البصري الوراثي المتعدد في الدوائر العصبية" . Nature Methods . 21 (7): 1275–1287 . bioRxiv 10.1101/2023.07.01.547328 . doi : 10.1038/s41592-024-02285-8 . PMC 11239505. PMID 38811857 .   
  60. ليرنر تي إن، يي إل، دايسروث كيه (مارس 2016). " التواصل في الدوائر العصبية: الأدوات والفرص والتحديات" . مجلة Cell . 164 (6): 1136-1150 . doi : 10.1016/j.cell.2016.02.027 . PMC 5725393. PMID 26967281 .  
  61. أرافانيس إيه إم، وانغ إل بي، تشانغ إف، ميلتزر إل إيه، موغري إم زد، شنايدر إم بي، دايسروث كيه (سبتمبر 2007). "واجهة عصبية بصرية: التحكم الحيوي في القشرة الحركية للقوارض باستخدام تقنية الألياف البصرية وعلم البصريات الوراثية المتكاملة". مجلة الهندسة العصبية . 4 (3): S143– S156 . Bibcode : 2007JNEng...4S.143A . doi : 10.1088/1741-2560/4/3/S02 . PMID 17873414. S2CID 1488394 .  
  62. أدامانتيديس إيه آر، تشانغ إف، أرافانيس إيه إم، ديسيروث كيه، دي ليسيا إل (نوفمبر 2007). "الركائز العصبية للاستيقاظ التي تم فحصها باستخدام التحكم البصري الوراثي في ​​خلايا الهيبوكريتين العصبية" . نيتشر . 450 ( 7168): 420-424 . Bibcode : 2007Natur.450..420A . doi : 10.1038/nature06310 . PMC 6744371. PMID 17943086 .  
  63. 1 2 غرادينارو ف، طومسون ك ر، تشانغ ف، موغري م، كاي ك، شنايدر م ب، دايسروث ك (ديسمبر 2007). " استراتيجيات الاستهداف والقراءة للتحكم العصبي البصري السريع في المختبر وفي الجسم الحي" . مجلة علم الأعصاب . 27 (52): 14231-14238 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.3578-07.2007 . PMC 6673457. PMID 18160630 .  
  64. دامستاني واي، رينولدز سي إل، سزو جيه، هسو إم إس، كوديرا واي، بيندر دي كيه، وآخرون . (نوفمبر 2013). "طرف اصطناعي شفاف لجمجمة الزركونيا النانوية البلورية المثبتة بالإيتريا" . طب النانو . 9 (8): 1135-1138 . doi : 10.1016/j.nano.2013.08.002 . PMID 23969102. S2CID 14212180 .    • شرحها موهان جي (4 سبتمبر 2013). "نافذة على الدماغ؟ إنها هنا، كما يقول فريق جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد" . صحيفة لوس أنجلوس تايمز .
  65. 1 2 ليجاريا AA، ماتيكاينن-أنكني BA، يانغ B، أهانونو B، ليخولاي JA، باركر JG، كرافيتز AV (30 أغسطس 2022). "قياس الضوء الليفي في الجسم المخطط يعكس في المقام الأول التغيرات غير الجسدية في الكالسيوم" . مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 25 (9): 1124-1128 . doi : 10.1038/s41593-022-01152- z . PMC 10152879. PMID 36042311 .  
  66. وينتز سي تي، بيرنشتاين جي جي، موناهان بي، غيرا إيه، رودريغيز إيه، بويدن إي إس (أغسطس 2011). "جهاز يعمل لاسلكيًا ويُتحكم به للتحكم العصبي البصري في الحيوانات التي تتصرف بحرية" . مجلة الهندسة العصبية . 8 (4) 046021. رمز Bibcode : 2011JNEng...8d6021W . doi : 10.1088/1741-2560/8/4/046021 . PMC 3151576. PMID 21701058 .  
  67. باما إي إيه، كولزاتو إل إس، هوميل بي (2013-01-01). " علم البصريات الوراثية كأداة لتعديل النشاط العصبي في علم الأعصاب الإدراكي" . مجلة فرونتيرز في علم النفس . 4 : 610. doi : 10.3389/fpsyg.2013.00610 . PMC 3764402. PMID 24046763 .  
  68. فيروك، يوهانس؛ رودريغيز-روزادا، سيلفيا؛ ديتر، ألكسندر؛ بايبر، فلوريان؛ سيمز، روث؛ تينيديني، فيديريكو؛ بيرغز، أميلي سي إف؛ بنديف الله، إيمان؛ تشو، فانغمين؛ زيتزشيل، ناديا؛ أهلبك، يواكيم (2021-07-26). "BiPOLES أداةٌ بصريةٌ وراثيةٌ طُوِّرت للتحكم ثنائي الاتجاه ثنائي اللون في الخلايا العصبية" . Nature Communications . 12 (1): 4527. Bibcode : 2021NatCo..12.4527V . doi : 10.1038/s41467-021-24759-5 . ISSN 2041-1723 . PMC 8313717. PMID 34312384 .   
  69. تشانغ ف، غرادينارو ف، أدامانتيديس أ.ر، دوراند ر، إيران ر.د، دي ليسيا ل، ديسيروث ك (مارس 2010). " الاستجواب البصري للدوائر العصبية: تقنية لاستكشاف بنى دماغ الثدييات" . بروتوكولات الطبيعة . 5 (3): 439-456 . doi : 10.1038/nprot.2009.226 . PMC 4503465. PMID 20203662 .  
  70. زينغ هـ، ماديسن ل (5 سبتمبر 2012). "الأساليب المعدلة وراثيًا في علم البصريات الوراثية باستخدام الفئران". علم البصريات الوراثية: أدوات للتحكم في النشاط العصبي ومراقبته . التقدم في أبحاث الدماغ. المجلد 196. الصفحات 193-213 . doi : 10.1016/B978-0-444-59426-6.00010-0 . ISBN   978-0-444-59426-6. PMC 3433654 . PMID 22341327 .  
  71. هسوه، برايان؛ تشين، ريتشي؛ جو، يونغجو؛ تانغ، دانيال؛ رافي، ميشا؛ كيم، يون سيوك؛ إينوي، ماساتوشي؛ راندلز، سوير؛ راماكريشنان، شارو؛ باتيل، سنيها؛ كيم، دو كيونغ؛ ليو، توني إكس؛ كيم، سو هيون؛ تان، لونغزي؛ مرتضوي، ليلي (مارس 2023). "التحكم القلبي في الحالة السلوكية العاطفية" . مجلة نيتشر . 615 (7951): 292-299 . Bibcode : 2023Natur.615..292H . doi : 10.1038/ s41586-023-05748-8 . ISSN 1476-4687 . PMC 9995271. PMID 36859543 .   
  72. واردن إم آر، كاردين جيه إيه، دايسروث كيه (يوليو 2014). "الوصلات العصبية البصرية" . المراجعة السنوية للهندسة الطبية الحيوية . 16 : 103-129 . doi : 10.1146/annurev - bioeng-071813-104733 . PMC 4163158. PMID 25014785 .  
  73. غورو أ، بوست آر جيه، هو واي واي ، واردن إم آر (يوليو 2015). "فهم علم البصريات الوراثية" . المجلة الدولية لعلم الأدوية النفسية العصبية . 18 (11) pyv079. doi : 10.1093/ijnp/pyv079 . PMC 4756725. PMID 26209858 .  
  74. "التطور في تقنيات التصوير الحر وتقنية علم البصريات الوراثية" . زرعة OASIS . مايتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2021 .
  75. كيم سي كيه، يانغ إس جيه، بيتشامورثي إن، يونغ إن بي، كوفار آي، جينينغز جيه إتش، ليرنر تي إن، بيرندت إيه، لي إس واي، راماكريشنان سي، ديفيدسون تي جيه، إينوي إم، بيتو إتش، دايسيروث كيه (2016). " قياس سريع ومتزامن لديناميكيات الدوائر في مواقع متعددة عبر دماغ الثدييات" . نات ميثودز . 13 (4): 325-328 . doi : 10.1038/nmeth.3770 . PMC 5717315. PMID 26878381 .  
  76. كوي جي، جون إس بي، جين إكس، لو جي، فام إم دي، لوفينجر دي إم، وآخرون (يونيو 2014). " قياسات بصرية عميقة للدماغ للنشاط العصبي الخاص بنوع الخلية في الفئران أثناء السلوك" . بروتوكولات الطبيعة . 9 (6): 1213-1228 . doi : 10.1038/nprot.2014.080 . PMC 4100551. PMID 24784819 .   
  77. 1 2 3 4 زالوكوسكي كيه إيه، فينو إل إي، ديسيروث كيه (2013). "التحديات الحالية في علم البصريات الوراثية" . جمعية علم الأعصاب .
  78. هيتمان إس، رول إم، تروكولو دبليو، إرمنتروت بي (يناير 2017). "التحفيز البصري الوراثي يُغير استثارة القشرة الدماغية من النوع الأول إلى النوع الثاني: بدء التذبذب وانتشار الموجة" . مجلة PLOS للبيولوجيا الحاسوبية . 13 (1) e1005349. Bibcode : 2017PLSCB..13E5349H . doi : 10.1371/journal.pcbi.1005349 . PMC 5295702. PMID 28118355 .  
  79. تشانغ، يان-بينغ؛ أورتنر، توماس ج (2007). "الحث الضوئي لللدونة المشبكية باستخدام قناة حساسة للضوء" . مجلة نيتشر ميثودز . 4 (2): 139-141 . doi : 10.1038/nmeth988 . ISSN 1548-7091 . PMID 17195846. S2CID 17721823 .   
  80. ليرغارد تي بي، هيلجيتاغ سي سي، سبورنز أو (2012-05-01). " رسم خريطة الاتصال العصبي: تحليل متعدد المستويات للاتصال الدماغي" . مجلة فرونتيرز في المعلوماتية العصبية . 6 : 14. doi : 10.3389/fninf.2012.00014 . PMC 3340894. PMID 22557964 .  
  81. 1 2 لوبوينسكي ج، تشوماتشينكو ت (سبتمبر 2020). " خصائص الاستجابة غير الخطية للشبكات العصبية والخلايا العصبية المفردة الخاضعة للإثارة البصرية الوراثية" . علم الأعصاب الشبكي . 4 (3): 852-870 . doi : 10.1162/netn_a_00154 . PMC 7888483. PMID 33615093 .  
  82. "PyRhO: مختبر علم البصريات الوراثي الافتراضي" . GitHub .
  83. "أداة محاكاة للشبكات العصبية والخلايا العصبية المفردة ذات القنوات الحساسة للضوء" . GitHub .
  84. عزيز، أجمل (ديسمبر 2023). "انتشار التنشيط والتفاعل بين القنوات مع التحفيز البصري الوراثي متعدد القنوات في قوقعة الفأر" . أبحاث السمع . 440 108911. doi : 10.1016/j.heares.2023.108911 . PMID 37977051 . 
  85. كرافيتز إيه في، فريز بي إس، باركر بي آر، كاي كيه، ثوين إم تي، دايسروث كيه، كريتزر إيه سي (يوليو 2010). " تنظيم السلوكيات الحركية لمرض باركنسون عن طريق التحكم البصري الوراثي في ​​دوائر العقد القاعدية" . مجلة نيتشر . 466 (7306): 622-626 . Bibcode : 2010Natur.466..622K . doi : 10.1038/nature09159 . PMC 3552484. PMID 20613723 .  
  86. غرادينارو ف، موغري م، طومسون ك ر، هندرسون ج م، دايسروث ك (أبريل 2009). "التفكيك البصري للدوائر العصبية لمرض باركنسون" . مجلة ساينس . 324 (5925): 354-359 . Bibcode : 2009Sci...324..354G . CiteSeerX 10.1.1.368.668 . doi : 10.1126/science.1167093 . PMC 6744370. PMID 19299587 .   
  87. كاردين، جيه. إيه.، كارلين، إم.، ميليتيس، ك.، نوبليش، يو.، تشانغ، إف.، دايسيروث، ك.، وآخرون . (يونيو 2009). "تحفيز الخلايا سريعة الاستجابة يُحفز إيقاع غاما ويتحكم في الاستجابات الحسية" . مجلة نيتشر . 459 (7247): 663-667 . Bibcode : 2009Natur.459..663C . doi : 10.1038 / nature08002 . PMC 3655711. PMID 19396156 .   
  88. سوهال، في إس، تشانغ، إف، يزهار، أو، ديسيروث، ك (يونيو 2009). "خلايا البارفالبومين العصبية وإيقاعات غاما تعزز أداء الدوائر القشرية" . نيتشر . 459 ( 7247): 698-702 . Bibcode : 2009Natur.459..698S . doi : 10.1038/nature07991 . PMC 3969859. PMID 19396159 .  
  89. تساي إتش سي، تشانغ إف، أدامانتيديس إيه، ستوبر جي دي، بونسي إيه، دي ليسيا إل، ديسيروث كيه (مايو 2009). "الإطلاق الطوري في الخلايا العصبية الدوبامينية كافٍ للتكييف السلوكي" . مجلة ساينس . 324 (5930): 1080-1084 . Bibcode : 2009Sci...324.1080T . doi : 10.1126/science.1168878 . PMC 5262197. PMID 19389999 .  
  90. زيمر سي (24 مايو 2021). "علماء يستعيدون جزئياً بصر رجل أعمى باستخدام علاج جيني جديد" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 مايو 2021 .
  91. هاوبنساك وآخرون (نوفمبر 2010). "التحليل الجيني لدائرة دقيقة في اللوزة الدماغية تتحكم في الخوف المشروط" . مجلة نيتشر . 468 (7321): 270-276 . Bibcode : 2010Natur.468..270H . doi : 10.1038/nature09553 . PMC 3597095. PMID 21068836 .   
  92. جوهانسن جيه بي، هاماناكا إتش، مونفيلز إم إتش، بهنيا آر، ديسيروث كيه، بلير إتش تي، ليدو جيه إي (يوليو 2010). "التنشيط البصري للخلايا الهرمية في اللوزة الجانبية يُوجه تعلم الخوف الترابطي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 107 (28): 12692-12697 . Bibcode : 2010PNAS..10712692J . doi : 10.1073 / pnas.1002418107 . PMC 2906568. PMID 20615999 .  
  93. جاسنو إيه إم، إيرليخ دي إي، تشوي دي سي، دابروفسكا جيه، باورز إم إي، مكولوغ كيه إم، وآخرون . (يونيو 2013). "قد تتوسط الخلايا العصبية المُعبرة عن Thy1 في اللوزة القاعدية الجانبية كبح الخوف" . مجلة علم الأعصاب . 33 (25): 10396-10404 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.5539-12.2013 . PMC 3685835. PMID 23785152 .   
  94. دياس بي جي، بانيرجي إس بي، غودمان جيه في، ريسلر كيه جيه (يونيو 2013). "نحو مناهج جديدة لاضطرابات الخوف والقلق" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 23 (3): 346-352 . doi : 10.1016/j.conb.2013.01.013 . PMC 3672317. PMID 23402950 .  
  95. ^ كاراليس ن، ديجين سي، شودون إف، خودير إس، روزيسكي آر آر، وورتز إتش، وآخرون . (أبريل 2016). "تعمل التذبذبات ذات 4 هرتز على مزامنة دوائر اللوزة الجبهية أثناء سلوك الخوف" . علم الأعصاب الطبيعي . 19 (4): 605-612 . دوى : 10.1038 / nn.4251 . بمك 4843971 . بميد 26878674 .   
  96. دينغ، وينيو؛ دي ألميدا، أليسون بينتو؛ وانغ، وينكانغ؛ كو، تشونيو؛ كلاين، روديغر (2026-02-05). "تتحكم خلايا Isl1 العصبية في اللوزة الدماغية المركزية في سلوك العض من خلال دمج الإشارات الحسية والتحفيزية". bioRxiv 10.64898/2026.02.03.703447 . 
  97. لي، سيو؛ فينغ، شياولي؛ بيان، هوي (2022). "علم البصريات الوراثية: استراتيجيات ناشئة لعلاج الألم العصبي" . مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب . 13 982223. doi : 10.3389/fneur.2022.982223 . ISSN 1664-2295 . PMC 9758006. PMID 36536805 .   
  98. مون، هيونغ تشول؛ بارك، يونغ سيوك (2022-01-01). "التحفيز البصري الوراثي لقشرة الحزام الأمامي يُعدِّل معالجة الألم في الألم العصبي: مراجعة". مجلة علم الأعصاب الجزيئي . 72 (1): 1-8 . doi : 10.1007/s12031-021-01898-4 . ISSN 1559-1166 . PMID 34505976 .  
  99. نارسيس، داريل؛ تريباثي، أشوتوش؛ بنكوفسكي، روبرت؛ موهانتي، ساماريندرا (2022-07-01). "التعديل البصري الوراثي للجهاز العصبي المركزي لعلاج الألم الحاد والمزمن ، رقم التعريف: 16598". التعديل العصبي: التكنولوجيا عند واجهة الجهاز العصبي . ملخصات من الاجتماع السنوي لجمعية التعديل العصبي لأمريكا الشمالية لعام 2022. 25 (5، ملحق): S107. doi : 10.1016/j.neurom.2022.02.125 . ISSN 1094-7159 . 
  100. شوسترمان ر، سمير إم سي، كولاكوف إيه إيه، رينبيرغ دي (يوليو 2011). "الاستجابات الشمية الدقيقة تُغطي دورة الاستنشاق". مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 14 (8): 1039-1044 . doi : 10.1038/nn.2877 . PMID 21765422. S2CID 5194595 .  
  101. سميث آر إس، هو آر، دي سوزا إيه، إيبرلي سي إل، كراهي كيه، تشان دبليو، أرانييدا آر سي (يوليو 2015). " التعديل المسكاريني التفاضلي في البصلة الشمية" . مجلة علم الأعصاب . 35 (30): 10773-10785 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.0099-15.2015 . PMC 4518052. PMID 26224860 .  
  102. باترسون، إم. أ.، لاجير، إس.، كارلتون، أ. (أغسطس 2013). "تتطور تمثيلات الروائح في البصلة الشمية بعد أول نفس وتستمر كصورة لاحقة للرائحة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 110 (35): E3340– E3349 . Bibcode : 2013PNAS..110E3340P . doi : 10.1073/pnas.1303873110 . PMC 3761593. PMID 23918364 .  
  103. تيكوابيتلا ف، باتيل جيه سي، زينياس إتش، إنجلش دي، تادروس آي، شاه إف، وآخرون . (مايو 2010). "الإشارات الغلوتاماتية بواسطة الخلايا العصبية الدوبامينية في النواة المتكئة" . مجلة علم الأعصاب . 30 (20): 7105-7110 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.0265-10.2010 . PMC 3842465. PMID 20484653 .   
  104. سيلا إي، ماكفارلان إيه آر، تشونغ إيه جيه، وانغ تي، تشيرزي إس، موراي كيه كيه، سيستروم بي جيه (مارس 2019). "نموذج التنبيه الضوئي الوراثي لصرع القشرة المخية الحديثة" . التقارير العلمية . 9 (1) 5236. Bibcode : 2019NatSR...9.5236C . doi : 10.1038/ s41598-019-41533-2 . PMC 6437216. PMID 30918286 .  
  105. ريو ب، ناجابان س، سانتوس-فالنسيا ف، لي ب، رودريغيز إ، لاكي م، وآخرون . (أبريل 2021). " فقدان مزمن للتثبيط في القشرة الكمثرية بعد تحفيز بصري وراثي يومي قصير" . تقارير الخلية . 35 (3) 109001. doi : 10.1016/j.celrep.2021.109001 . PMC 8102022. PMID 33882304 .   
  106. بينجن، ب.و.، إنجلز، م.س.، شاليج، م.ج.، جانجسانجثونج، و.، نشاتي، ز.، فيولا، إ.، وآخرون . (أكتوبر 2014). "إنهاء اضطرابات نظم القلب الحلزونية بواسطة الهندسة البصرية الوراثية لخلايا عضلة القلب الأذينية باستخدام الضوء" . أبحاث القلب والأوعية الدموية . 104 (1): 194-205 . doi : 10.1093/cvr/cvu179 . PMID 25082848 .  
  107. نوسينوفيتش يو، جيبستين إل (يوليو 2015). "علم البصريات الوراثية لعلاجات تنظيم ضربات القلب وإعادة التزامن في الجسم الحي". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 33 (7): 750-754 . doi : 10.1038/nbt.3268 . PMID 26098449. S2CID 1794556 .  
  108. نينز إي سي، كيب إيه، بارت سي آي، بلومب جيه جيه، زيبنفيلد كيه، شاليج إم جيه، وآخرون . (يوليو 2017). " الإنهاء البصري الوراثي لاضطرابات نظم القلب البطينية في القلب بأكمله: نحو إدارة بيولوجية لنظم القلب" . المجلة الأوروبية لأمراض القلب . 38 (27): 2132-2136 . doi : 10.1093/eurheartj/ehw574 . PMC 5837774. PMID 28011703 .   
  109. بروغمان تي، بويل بي إم، فوغت سي سي، كاراثانوس تي في، أريفالو إتش جيه، فليشمان بي كيه، وآخرون . (أكتوبر 2016). "إزالة الرجفان باستخدام التحفيز الضوئي الوراثي تُنهي اضطراب النظم البطيني في قلوب الفئران ومحاكاة البشر" . مجلة التحقيقات السريرية . 126 (10): 3894-3904 . doi : 10.1172/JCI88950 . PMC 5096832. PMID 27617859 .   
  110. كروتشيني سي، فيرانتيني سي، كوبيني آر، سكارديلي إم، يان بي، لو إل إم، وآخرون . (أكتوبر 2016). "تصميم أنماط التحفيز القائمة على الآليات باستخدام علم البصريات الوراثية لإزالة الرجفان القلبي" . التقارير العلمية . 6 35628. Bibcode : 2016NatSR...635628C . doi : 10.1038/srep35628 . PMC 5066272. PMID 27748433 .   
  111. هيرنانديز، في. إتش.، غيرت، أ.، رويتر، ك.، جينغ، ز.، ييشكه، م.، ميندوزا شولز، أ.، وآخرون . (مارس 2014). "التحفيز البصري الوراثي للمسار السمعي" . مجلة التحقيقات السريرية . 124 (3): 1114-1129 . doi : 10.1172/JCI69050 . PMC 3934189. PMID 24509078 .   
  112. كيبلر د، ميرينو ر.م، لوبيز دي لا مورينا د، بالي ب، هويه أ.ت، غيرت أ، وآخرون . (ديسمبر 2018). "التحفيز البصري الوراثي فائق السرعة للمسار السمعي بواسطة كرونوس المُحسَّن للاستهداف" . مجلة EMBO . 37 (24) e99649. doi : 10.15252/embj.201899649 . PMC 6293277. PMID 30396994 .   
  113. ماجر تي، لوبيز دي لا مورينا دي، سين في، شلوت جيه، دي إريكو إيه، فيلدباور كيه، وآخرون (مايو 2018). "النبضات العصبية عالية التردد والإشارات السمعية بواسطة علم البصريات الوراثية فائق السرعة ذي الإزاحة الحمراء" . نيتشر كوميونيكيشنز . 9 (1) 1750. Bibcode : 2018NatCo...9.1750M . doi : 10.1038/ s41467-018-04146-3 . PMC 5931537. PMID 29717130 .   
  114. "هندسة قنوات أيونية تعمل بضوء ذي طول موجي طويل لسماع الضوء. أطلس العلوم" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2019 .
  115. موسر ، ت. (أكتوبر 2015). "التحفيز البصري الوراثي للمسار السمعي لأغراض البحث والأطراف الاصطناعية المستقبلية". الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 34 : 29-36 . doi : 10.1016/j.conb.2015.01.004 . PMID 25637880. S2CID 35199775 .  
  116. لين جيه واي، كنوتسن بي إم، مولر إيه، كلاينفيلد دي، تسين آر واي (أكتوبر 2013). "ReaChR: متغير ذو انزياح أحمر من قناة رودوبسين يُمكّن من الإثارة البصرية العميقة عبر الجمجمة" . مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 16 (10): 1499-1508 . doi : 10.1038/nn.3502 . PMC 3793847. PMID 23995068 .  
  117. ماثيوز، جي. أ.، نيه، إي. إتش.، فاندر ويل، سي. إم.، هالبرت، إس. أ.، برادان، آر. في.، يوسافات، إيه. إس.، وآخرون . (فبراير 2016). "خلايا الدوبامين في النواة الرافية الظهرية تمثل تجربة العزلة الاجتماعية" . مجلة Cell . 164 (4): 617-631 . doi : 10.1016/j.cell.2015.12.040 . PMC 4752823. PMID 26871628 .   
  118. كلابوتكي، ن. س.، موراتا، ي.، كيم، س. س.، بولفر، س. ر.، بيردسي-بنسون، أ.، تشو، ي. ك.، وآخرون . (مارس 2014). "الإثارة الضوئية المستقلة لمجموعات عصبية متميزة" . مجلة نيتشر ميثودز . 11 (3): 338-346 . Bibcode : 2014NatCB..11..338K . doi : 10.1038/nmeth.2836 . PMC 3943671. PMID 24509633 .   
  119. بيرندت أ، يزهار أ، غونيدين ل أ، هيغمان ب، دايسروث ك (فبراير 2009). "تبديلات الحالة العصبية ثنائية الاستقرار". مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 12 (2): 229-234 . doi : 10.1038/nn.2247 . PMID 19079251. S2CID 15125498 .  
  120. غوفورونوفا إي جي، سينشيكوف أو إيه، جانز آر، ليو إكس، سبوديتش جيه إل (أغسطس 2015). "علم الأعصاب . قنوات الأنيونات الطبيعية المُفعّلة بالضوء: عائلة من الرودوبسينات الميكروبية لعلم البصريات الوراثي المتقدم" . مجلة ساينس . 349 (6248): 647-650 . doi : 10.1126/science.aaa7484 . PMC 4764398. PMID 26113638 .  
  121. ماوس، أ.س.، بوش، س.، بورست، أ. (أكتوبر 2017). "التثبيط العصبي البصري الوراثي في ​​ذبابة الفاكهة أثناء المعالجة البصرية" . التقارير العلمية . 7 (1) 13823. Bibcode : 2017NatSR...713823M . doi : 10.1038/s41598-017-14076-7 . PMC 5653863. PMID 29061981 .  
  122. بورتوغيس، روبن؛ سيفيري، كريستين إي؛ ويارت، كلير؛ أهرنز، ميشا ب (2013-02-01). "علم البصريات الوراثية في حيوان شفاف: وظيفة الدائرة في يرقة سمكة الزيبرا" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . علم الوراثة العصبية. 23 (1): 119-126 . doi : 10.1016/j.conb.2012.11.001 . ISSN 0959-4388 . PMID 23246238. S2CID 19906279 .   
  123. كاندي، جيسيكا؛ ناميكي، شيجيهيرو؛ كيو، جيروي؛ كورف، وايت؛ كارد، جوينيث م؛ شيفيتز، جوشوا و؛ ستيرن، ديفيد ل؛ بيرمان، جوردون ج (2018-06-26). سكوت، كريستين (محرر). "التشريح البصري الوراثي للتحكم السلوكي التنازلي في ذبابة الفاكهة" . eLife . 7 e34275 . doi : 10.7554/eLife.34275 . ISSN 2050-084X . PMC 6031430. PMID 29943729 .   
  124. دي أنجيليس، برايان د؛ زافاتون-فيث، جاكوب أ؛ غونزاليس-سواريز، أنيسيس د؛ كلارك، دامون أ (22 أبريل 2020). كالابريس، رونالد ل (محرر). "التنشيط البصري الوراثي الدقيق مكانيًا وزمانيًا للخلايا العصبية الحسية في ذبابة الفاكهة التي تمشي بحرية" . eLife . 9 e54183. doi : 10.7554/eLife.54183 . ISSN 2050-084X . PMC 7198233. PMID 32319425 .   
  125. بيداي، ساليل س.؛ لاتورني، ميغان؛ تشانغ، آمي ك.؛ ليو، يويجيانغ؛ بوكيمول، تيل؛ بوشجيس، أنسغار؛ سكوت، كريستين (11 نوفمبر 2020). " مساران دماغيان يبدآن برامج مشي أمامي متميزة في ذبابة الفاكهة" . نيرون . 108 (3): 469-485.e8. doi : 10.1016/j.neuron.2020.07.032 . ISSN 0896-6273 . PMC 9435592. PMID 32822613. S2CID 221198570 .    
  126. هايني، شين أ.؛ كيم، جينسوك؛ أوغسطين، جورج ج.؛ ميدينا، خافيير ف. (2014-02-05). "التحكم الدقيق في حركية الحركة عن طريق التثبيط البصري الوراثي لنشاط خلايا بوركنجي" . مجلة علم الأعصاب . 34 (6): 2321-2330 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.4547-13.2014 . ISSN 0270-6474 . PMC 3913874. PMID 24501371 .   
  127. سولاري ن، سفياتكو ك، لازلوفسكي ت، هيغيدوس ب، هانغيا ب (مايو 2018). "أدوات مفتوحة المصدر للتحكم الزمني في سلوك القوارض، مناسبة للتلاعبات الفيزيولوجية الكهربائية والبصرية الوراثية" . مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب النظمي . 12 18. doi : 10.3389/fnsys.2018.00018 . PMC 5962774. PMID 29867383 .  
  128. لين جيه واي (يناير 2011). " دليل المستخدم لمتغيرات قناة الرودوبسين: الميزات والقيود والتطورات المستقبلية" . علم وظائف الأعضاء التجريبي . 96 (1): 19-25 . doi : 10.1113/expphysiol.2009.051961 . PMC 2995811. PMID 20621963 .  
  129. غروسنيك، لوغان؛ مارشل، جيمس هـ.؛ دايسروث، كارل (2015-04-08). "التحكم البصري الوراثي ذو الحلقة المغلقة والموجه بالنشاط" . نيرون . 86 ( 1): 106-139 . doi : 10.1016/j.neuron.2015.03.034 . ISSN 0896-6273 . PMC 4775736. PMID 25856490 .   
  130. أرمسترونغ، كارين؛ كروك-ماغنوسون، إستر؛ أويالا، ميكو؛ سولتيس، إيفان (2013). "التدخل البصري الوراثي ذو الحلقة المغلقة في الفئران" . بروتوكولات الطبيعة . 8 (8): 1475-1493 . doi : 10.1038/nprot.2013.080 . ISSN 1750-2799 . PMC 3988315. PMID 23845961 .   
  131. كوفاتش، ك. أ.، أونيل، ج.، شويننبرغر، ب.، بنتونين، م.، رانغويل غيريرو، د. ك.، تشيكسفاري، ج. (19 نوفمبر 2016). "لا يؤثر الحجب البصري الوراثي لأحداث تموجات الموجات الحادة أثناء النوم على تكوين تمثيل مكاني مستقر في منطقة CA1 من الحصين" . PLOS ONE . 11 (10) e0164675. Bibcode : 2016PLoSO..1164675K . doi : 10.1371/journal.pone.0164675 . PMC 5070819. PMID 27760158 .  
  132. 1 2 Valon L، Marín-Llauradó A، Wyatt T، Charras G، Trepat X (فبراير 2017). "التحكم البصري في القوى الخلوية والنقل الميكانيكي" . اتصالات الطبيعة . 8 14396. بيب كود : 2017NatCo...814396V . دوى : 10.1038/ncomms14396 . بمك 5309899 . بميد 28186127 .  
  133. 1 2 3 4 5 خامو جي إس، كريشنامورثي في ​​في، شاروم إس آر، موندال بي، تشانغ كيه (أكتوبر 2017). “تطبيقات علم البصريات في الخلايا السليمة والكائنات متعددة الخلايا”. مجلة البيولوجيا الجزيئية . 429 (20): 2999–3017 . دوى : 10.1016/j.jmb.2017.08.015 . بميد 28882542 . 
  134. فينو إل، يزهار أو، ديسيروث ك (2011). "تطوير وتطبيق علم البصريات الوراثية" . المراجعة السنوية لعلم الأعصاب . 34 : 389-412 . doi : 10.1146/annurev - neuro-061010-113817 . PMC 6699620. PMID 21692661 .  
  135. "طريقة العام 2010: علم البصريات الوراثية" . فيديو من مجلة نيتشر . 17 ديسمبر 2010.
  136. 1 2 ديسيروث ك (20 أكتوبر 2010). "علم البصريات الوراثية: التحكم في الدماغ بالضوء" . مجلة ساينتفك أمريكان . سبرينغر نيتشر أمريكا، إنك.
  137. "علم البصريات الوراثية - نتائج البحث" . PubMed . تم الاسترجاع في 29-02-2020 .
  138. ويتمان تي، ديما أ، فان هارن ج (أكتوبر 2020). "الأضواء، الهيكل الخلوي، الحركة: التحكم البصري الوراثي في ​​ديناميكيات الخلية" . الرأي الحالي في بيولوجيا الخلية . 66. إلسيفير المحدودة: 1-10 . doi : 10.1016/j.ceb.2020.03.003 . PMC 7577957. PMID 32371345 .  
  139. كونرمان إس، بريغهام إم دي، تريفينو إيه، هسو بي دي، هايدنرايش إم، كونغ إل، وآخرون . (أغسطس 2013). "التحكم البصري في النسخ الداخلي للثدييات والحالات فوق الجينية" . نيتشر . 500 (7463): 472-476 . Bibcode : 2013Natur.500..472K . doi : 10.1038/ nature12466 . PMC 3856241. PMID 23877069 .   
  140. ليونغ، د. و.، أوتومو، س.، تشوري، ج.، روزن، م. ك. (سبتمبر 2008). "التحويل الضوئي المشفر جينيًا لتجميع الأكتين عبر مسار معقد Cdc42-WASP-Arp2/3" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 (35): 12797-12802 . Bibcode : 2008PNAS..10512797L . doi : 10.1073 / pnas.0801232105 . PMC 2525560. PMID 18728185 .  
  141. توتشر جيه إي، غونغ دي، ليم دبليو إيه، وينر أو دي (سبتمبر 2011). "التغذية الراجعة الضوئية للتحكم في ديناميكيات الإشارات داخل الخلايا" . نيتشر ميثودز . 8 (10): 837-839 . doi : 10.1038/nmeth.1700 . PMC 3184382. PMID 21909100 .  
  142. ستريكلاند د، لين ي، فاغنر إي، هوب سي إم، زينر ج، أنطونيو سي، وآخرون . (مارس 2012). "TULIPs: علامات بروتينية تفاعلية قابلة للتعديل والتحكم بالضوء لعلم الأحياء الخلوي" . Nature Methods . 9 (4): 379–384 . Bibcode : 2012NatMe...9..379S . doi : 10.1038/nmeth.1904 . PMC 3444151. PMID 22388287 .   
  143. إيديفال-هاغرين، أو.، ديكسون، إي. جيه.، هيل، ب.، تومري، دي. كيه.، دي كاميلي، ب. (أغسطس 2012). "التحكم البصري الوراثي في ​​استقلاب الفوسفاتيديل إينوزيتول" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 109 (35): E2316– E2323 . Bibcode : 2012PNAS..109E2316I . doi : 10.1073/pnas.1211305109 . PMC 3435206. PMID 22847441 .  
  144. بوجاي إل جيه، تشوكسي إيه تي، ميسودا سي كيه، كين آر إس، شافير دي في (مارس 2013). " تجميع البروتينات باستخدام علم البصريات الوراثية وتفعيل الإشارات في خلايا الثدييات". نيتشر ميثودز . 10 (3): 249-252 . doi : 10.1038/nmeth.2360 . PMID 23377377. S2CID 8737019 .  
  145. لونغو، أو. آي.، وهاليت، ر. أ.، وتشوي، إي. ج.، وأيكن، م. ج.، وهان، ك. م.، وكولمان، ب. (أبريل 2012). " تصميم ببتيدات قابلة للتحويل الضوئي باستخدام نطاق AsLOV2" . الكيمياء والبيولوجيا . 19 (4): 507-517 . doi : 10.1016/j.chembiol.2012.02.006 . PMC 3334866. PMID 22520757 .  
  146. وو واي آي، فراي دي، لونغو أو آي، ياهريغ إيه، شليشتينغ آي، كولمان بي، هان كيه إم (سبتمبر 2009). "يتحكم بروتين Rac المُشفّر جينيًا والقابل للتنشيط الضوئي في حركة الخلايا الحية" . مجلة نيتشر . 461 (7260): 104-108 . Bibcode : 2009Natur.461..104W . doi : 10.1038/nature08241 . PMC 2766670. PMID 19693014 .  
  147. سمارت إيه دي، باتش آر إيه، تومسن إن دي، كورتيمي تي ، ديفيس جي دبليو، ويلز جيه إيه (سبتمبر 2017). "هندسة كاسبيز-3 مُنشَّط ضوئيًا لاستئصال دقيق للخلايا العصبية في الجسم الحي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 114 (39): E8174– E8183 . Bibcode : 2017PNAS..114E8174S . doi : 10.1073/pnas.1705064114 . PMC 5625904. PMID 28893998 .  
  148. داغليان أو، تارناوسكي إم، تشو بي إتش، شيرفانيانتس دي، شليشتينغ آي، دوخوليان إن في، هان كيه إم (ديسمبر 2016). "هندسة الاضطراب الخارجي للتحكم في نشاط البروتين في الخلايا الحية" . مجلة ساينس . 354 (6318): 1441-1444 . Bibcode : 2016Sci...354.1441D . doi : 10.1126/science.aah3404 . PMC 5362825. PMID 27980211 .  
  149. جونتاس، جي.، وهاليت، آر. إيه.، وزيمرمان، إس. بي.، وويليامز، تي.، ويوميرفندي، إتش.، وبير، جيه. إي.، وكولمان، بي. (يناير 2015). "هندسة ثنائي محسّن مُحفّز بالضوء (iLID) للتحكم في تموضع ونشاط بروتينات الإشارة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 112 (1): 112-117 . Bibcode : 2015PNAS..112..112G . doi : 10.1073/pnas.1417910112 . PMC 4291625. PMID 25535392 .  
  150. وانغ هـ، فيليلا م، وينكلر أ، تارناوسكي م، شليشتينغ إ، يوميرفندي هـ، وآخرون . (سبتمبر 2016). "LOVTRAP: نظام بصري وراثي لتفكيك البروتين المحفز ضوئيًا" . Nature Methods . 13 (9): 755–758 . doi : 10.1038/nmeth.3926 . PMC 5137947. PMID 27427858 .   
  151. فان هارن ج، شرف الدين ر.أ، إيتينجر أ، وانغ هـ، هان ك.م، ويتمان ت (مارس 2018). " التحكم الموضعي في ديناميكيات الأنابيب الدقيقة داخل الخلايا عن طريق التفكك الضوئي لـ EB1" . بيولوجيا الخلية الطبيعية . 20 (3). أبحاث الطبيعة: 252-261 . doi : 10.1038/s41556-017-0028-5 . PMC 5826794. PMID 29379139 .  
  152. 1 2 Zhou XX, Chung HK, Lam AJ, Lin MZ (نوفمبر 2012). "التحكم البصري بنشاط البروتين بواسطة نطاقات البروتين الفلوري" . مجلة ساينس . 338 (6108): 810-814 . Bibcode : 2012Sci...338..810Z . doi : 10.1126/science.1226854 . PMC 3702057. PMID 23139335 .  
  153. تيشير د، وينر أو دي (أغسطس 2014). "إضاءة إشارات الخلية باستخدام أدوات علم البصريات الوراثية" . مراجعات الطبيعة. بيولوجيا الخلية الجزيئية . 15 (8): 551-558 . doi : 10.1038/nrm3837 . PMC 4145075. PMID 25027655 .  
  154. بورفيس جيه إي، لاهاف جي (فبراير 2013). "ترميز وفك ترميز المعلومات الخلوية من خلال ديناميكيات الإشارات" . الخلية . 152 ( 5): 945-956 . doi : 10.1016/j.cell.2013.02.005 . PMC 3707615. PMID 23452846 .  
  155. سانتوس إس دي، فيرفير بي جيه، باستيانس بي آي (مارس 2007). "بنية شبكة MAPK المحفزة بعامل النمو تُشكل استجابة Erk التي تحدد مصير خلايا PC-12". مجلة Nature Cell Biology . 9 (3): 324-330 . Bibcode : 2007NaCB....9..324S . doi : 10.1038/ncb1543 . PMID 17310240. S2CID 31709706 .  
  156. توتشر، جيه إي، وينر، أو دي، ليم ، دبليو إيه (ديسمبر 2013). "استخدام علم البصريات الوراثية لدراسة التحكم الديناميكي في نقل الإشارة بواسطة وحدة Ras/Erk" . مجلة Cell . 155 (6): 1422-1434 . doi : 10.1016/j.cell.2013.11.004 . PMC 3925772. PMID 24315106 .  
  157. هيدوبرو ن، مينديز-فرنانديز أ، مينديز-بالبوينا إ، غوتيريز ر، كريستيفا ر، مانجارز إ (2017). " التحفيز الضوئي بالضوضاء البصرية البراونية على الدماغ يُضخّم كمونات المجال المُستحثة الحسية الجسدية" . فرونتيرز إن نيوروساينس . 11 464. doi : 10.3389/fnins.2017.00464 . PMC 5583167. PMID 28912671 .  
  158. هيدوبرو ن، دي لا توري-فالدوفينوس ب، مينديز أ، تريفينو م، أرياس-كاريون أ، تشافيز ف، وآخرون . (يناير 2018). "التحفيز الضوئي بالضوضاء البصرية الوراثية على الدماغ يزيد من استجابات إطلاق النبضات الحسية الجسدية". رسائل علم الأعصاب . 664 : 51-57 . doi : 10.1016/j.neulet.2017.11.004 . PMID 29128628. S2CID 3370851 .   
  159. مابيل ب، هيدوبرو ن، توريس-راميريز أ، فلوريس-هيرنانديز ج، فلوريس أ، غوتيريز ر، مانجارز إ (2020). "الضوء المشوش يزيد من تيار أيونات الصوديوم في الخلايا العصبية الهرمية الحسية الجسدية للفئران المعدلة وراثيًا بتقنية البصريات الوراثية" . فرونتيرز إن نيوروساينس . 14 490. doi : 10.3389/fnins.2020.00490 . PMC 7263390. PMID 32528244 .  
  160. مقدمة في علم البصريات الوراثية: باسترانا إي (2010). "علم البصريات الوراثية: التحكم في وظائف الخلايا بالضوء". مجلة نيتشر ميثودز . 8 (1): 24-25 . doi : 10.1038/nmeth.f.323 . S2CID 5808517 . افتتاحية: "طريقة العام 2010" . مجلة نيتشر ميثودز . 8 (1): 1. 2010. doi : 10.1038/nmeth.f.321 .تعليق: ديسيروث ك (يناير 2011). "علم البصريات الوراثية " . مجلة نيتشر ميثودز . 8 (1): 26-29 . رمز Bibcode : 2011NatCB...8...26D . doi : 10.1038/nmeth.f.324 . PMC 6814250. PMID 21191368 .  
  161. فريق التحرير (ديسمبر 2010). "رؤى العقد: نظرة شاملة على الصورة الكلية. مقدمة". مجلة ساينس . 330 (6011): 1612-1613 . Bibcode : 2010Sci...330.1612. doi : 10.1126 /science.330.6011.1612 . PMID: 21163985. S2CID : 206593135 .  
  162. "طريقة العام 2010: علم البصريات الوراثية" . فيديو من مجلة نيتشر . 17 ديسمبر 2010.
  163. جائزة وايلي السنوية التاسعة في العلوم الطبية الحيوية تُمنح للدكتور بيتر هيغمان، والدكتور جورج ناجل، والدكتور إرنست بامبرغ (wiley.com)
  164. "جائزة كارل هاينز بيكورتس 2010" . مؤسسة كارل هاينز بيكورتس .
  165. "جائزة هافسب ناكاسوني 2010" . برنامج علوم الحدود البشرية .
  166. "الجائزة الدولية لعلم الأعصاب الانتقالي لمؤسسة جيرترود ريمتسما (جائزة كيه جيه زولش حتى عام 2019)" . جمعية ماكس بلانك .
  167. ^ “جائزة InBev-Baillet Latour الدولية للصحة” (PDF) . Fonds de la Recherche Scientifique - FNRS .
  168. "جائزة لويس جانتيه" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 27-03-2020 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 22-07-2020 .
  169. "جائزة الدماغ 2013" . مؤرشف من الأصل في 4 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2013 .
  170. راينر أ، إيزاكوف إي واي (أكتوبر 2013). "جائزة الدماغ 2013: ثورة علم البصريات الوراثية". اتجاهات في علم الأعصاب . 36 (10): 557-560 . doi : 10.1016/j.tins.2013.08.005 . PMID 24054067. S2CID 205404606 .  
  171. ^ "جائزة Else Kröner Fresenius للأبحاث الطبية 2017" . مؤسسة أخرى كرونر-فريسينيوس .
  172. "كارل دايسيروث، الحائز على جائزة كيوتو لعام 2018" . جائزة كيوتو .
  173. «جائزة رومفورد تُمنح لاختراع وتطوير علم البصريات الوراثية» . الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم . 30 يناير 2019. تاريخ الاسترجاع : 12 مارس 2019 .
  174. "كارل دايسيروث، الحائز على جائزة هاينكن لعام 2020" . جوائز هاينكن .
  175. ^ "الحائزون على جائزة شو لعام 2020 ميسنبوك وهيجمان وجورج ناجل" . جائزة شو .
  176. «كارل دايسيروث، وبيتر هيغمان، وجيرو ميسينبوك يحصلون على جائزة هورويتز لأعمالهم التأسيسية في علم البصريات الوراثية» . مركز إيرفينغ الطبي بجامعة كولومبيا . 6 سبتمبر 2022. تاريخ الاطلاع: 20 مارس 2026 .

للمزيد من القراءة