对特定类型神经元的活动进行时间精确、无创和远程的控制是神经科学长期追求的目标。光遗传学技术能够在毫秒量级的时间内准确控制遗传学上靶定的神经元活性。然而目前常用的光遗传技术:基于植入光纤的方法会对实验对象的组织及行为造成损害,并且很难用于外周神经元的光刺激;基于红光的方法不能穿透深部组织;基于上转换纳米材料和近红外光遗传方法（上转换光遗传）受限于近红外光被生物组织中水大量吸收导致的低发光效率和过热现象。并且目前光遗传技术都只能实现对某个局部区域特定神经元的激活,而不能同时激活多个脑区的特定神经元。受上转换光遗传思路启发,本文利用X射线极强穿透力和无自发荧光的特点,提出一种基于下转换纳米颗粒（Downconversion nanoparticle,DCNP）的X射线激活神经元的方法,该方法通过DCNP吸收X射线发射可见光来激活视紫红质通道蛋白从而激活神经元。本文依据光遗传原理及DCNP发光机制,确定了合适的视紫红质通道蛋白以及发射光谱与其激活光谱相对应的DCNP;详细分析了纳米材料的形状、Tb³⁺掺杂浓度等性能参数及X射线管电流、电压等激发条件对纳米材料发光强度的影响,为最优荧光性能的Tb³⁺掺杂DCNP和其最佳X射线激发条件提供了筛选依据。根据这些结果,设计了基于DNCP的X射线激活神经元的实验方案。最后,本文利用重组AAV病毒结合转基因小鼠介导中脑腹侧被盖区（Ventral tegmental area,VTA）的多巴胺能神经元和大脑皮层中的GABA能神经元表达视紫红质通道蛋白,在X射线激发DCNP后利用c-Fos蛋白的表达来验证神经元的激活情况。结果发现无论是在TH-Cre小鼠的VTA脑区还是Vgat-Cre小鼠的大脑皮层,在经X射线激发下转换纳米材料系统的作用后表达c-Fos蛋白的阳性神经元百分比显著上升。这为基于下纳米材料的X射线激活神经元方法提供了实验支撑。