這一研究成果發表在了12月13日的Nature Communications上。研究小組成員包括麻省理工學院的Benjamin E. Maimon、Maurizio Diaz和Hyungeun Song。
MIT醫學工程和醫學物理學博士Shriya Srinivasan表示，MIT的研究小組是極少數利用光遺傳學技術控制大腦外神經的研究小組。她說：「多數人都將光遺傳學用作是一種研究神經迴路的工具，但很少有人像我們一樣將其作為一種用於臨床治療的治療手段。」
Srinivasan認為，雖然目前該方法只僅在動物身上進行了試驗，但隨著進一步的研究和人體試驗的進行，未來這種光遺傳學技術有望被用來恢復癱瘓患者的行動，或是治療帕金森病患者的肌肉震顫的症狀。
於此同時，這種光遺傳學技術還可用於恢復四肢的感覺，同時對一些神經系統疾病引起的肌肉痙攣、硬化等症狀也有一定的治療作用。
在此之前，對治療癱瘓患者的研究更多集中在電刺激法上，總的來說，電刺激法是用電流刺激軸突，進而觸發肌肉運動。目前這一技術已用於治療患者由脊髓損傷引起的呼吸、膀胱和性功能障礙，同時對一些患有肌肉退化性疾病的患者來說，電刺激療法也常用來改善其肌肉狀況。
但這種方法的不足之處在於，這類電刺激很容易導致肌肉疲勞或酸痛，並且難以進行精准的定位。因此，Srinivasan和Maimon等科學家一直致力於尋找其他更好的神經刺激方法。
在最新的光遺傳學技術試驗中，研究人員首先對部分神經進行基因編輯，使之產生具有感光能力的蛋白質，稱為視蛋白，在特定波長光的刺激下，這些視蛋白能夠控制（開關）一些電信號，比如神經衝動。
隨後，研究人員將小型LED貼在小鼠皮膚表面，或是植入到小鼠腿部，通過開關這些LED燈來控制這些視蛋白的表達，進而成功控制小鼠踝關節的上下運動。
與此同時，對齧齒類動物來說，它們的踝關節角度和肌肉纖維長度的變化都可以作為其運動的行為的一種回饋，Srinivasan表示，研究人員可以根據這些回饋在實際操作中進行調整，從而能夠減少誤差。
在Srinivasan看來，不管對於恢復癱瘓病人的行走能力，還是治療肌肉退化疾病患者上，由於能夠有效緩解肌肉疲勞，光遺傳學技術都是一個很有前景的研究方向。
不過，想要讓這種技術有效且安全地運用到人身上，研究人員面臨的挑戰還有很多，比如要如何將光傳遞到人體內部，以及如何在人類的神經中有效地表達視蛋白。
Srinivasan表示，現階段很多團隊已經開始對這種視蛋白進行試驗，因此這種光遺傳學技術將很有可能在可預見的未來裡出現在實際的運用中。
