近年来，光遗传学迅速发展，使得神经科学研究者能够在活体模式动物中研究大脑结构和功能，并建立与行为特征之间的联系。但目前在光遗传学领域的活体实验中有两个重要的挑战:一是光刺激器件与光源之间的有线光纤连接限制了动物自由活动的范围，并影响了长时间实验观察;二是生物组织折射率的非均匀分布使得靶向细胞的精确定位和刺激光功率难以保证。　　针对上述第一个问题，首先设计制作了一套无线红外遥控的微型光刺激系统。发射端由红外发射管和发光二极管的恒流驱动芯片LM3410X等器件组成，可以通过信号发生器同步控制红外发射灯带的亮灭;微型接收端由超低功耗输出比较器TLV3691和蓝光发光二极管等器件组成，其中蓝光发光二极管是生物神经细胞的刺激光源;同时自行设计了光纤耦合装置，光纤输出端光功率为1.45mW，可稳定遥控范围为1m。最后经过动物行为学实验验证，证实了设计制作的无线微型光刺激系统可以对实验箱内自由活动的小鼠进行有效地远程遥控光刺激。　　针对上述第二个问题，提出了一种基于多导引星的大视场靶点优化技术。知道传统的自适应光学技术可以进行靶点优化，但针对较厚生物组织，其单次校正视场范围有限，难以满足大视场范围快速靶点优化，致使在光刺激时无法实时地进行靶点精准定位和同步记录神经活动钙离子信号。提出的基于多导引星的大视场靶点优化技术，可以有效的克服上述困难。通过仿真，验证了该算法具有在大视场内高质量靶点重建能力，进而可以显著提升散射介质内部深处的成像分辨率。首先理论分析了相干光自适应光学校正技术，在此基础上研究了导引星数量对校正视场的影响，并根据实验条件确定了最佳导引星数目。然后，对比了在大视场内该算法与传统的自适应光学算法对透过单层随机相位屏后散射光斑的校正效果。最终，测试了共聚焦成像效果，分别采用单层随机相位屏和120μm厚的小鼠大脑组织样本作为散射介质。研究表明采用5个导引星，在120μm厚的小鼠大脑组织中，该算法的单次校正视场范围比传统的光瞳型自适应光学算法扩大了近250倍，比传统的单导引星共轭型自适应光学算法扩大了近7.3倍。我们的算法为活体生物实验中进行实时靶点优化和高分辨生物成像提供一种可行的参考方案。