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埃德·博伊登试图了解如何通过光来打开和关闭脑部神经元，从而改变行为方式。这为医生治疗脑部提供了实验基础和理论依据。
埃德·博伊登(Ed Boyden)在麻省理工学院实验室里的设备极其多样，有一些分析和合成基因的机器，一台3D打印机，一个可以在金属块上进行雕刻的激光切割机，一些培养并研究细菌、植物和真菌的设备，一台制备超薄脑切片的机器，分析电子电路的工具，一套高清晰度成像设备。但博伊登最爱炫耀的，是一个看上去又小又丑陋的东西，像一颗毛茸茸的小塑料牙齿。实际上，它里面装有十多根不同长度的短光纤，每根的一端固定着一个发光二极管(LED)。比如说，当这个牙被植进老鼠的大脑，每根LED可以将光传输到不同的位置。使用这个设备，博伊登可以控制老鼠的各个行为。
博伊登在麻省理工学院的职务和他实验室里的设备一样多种多样：媒体实验室的助理教授，生物工程学系及脑与认知科学系的联席教授，合成神经生物学小组组长。老鼠的大脑，或任何其他动物的大脑，通常不会对嵌入式光源有所反应。但是，博伊登用植物、真菌和细菌中制造光敏蛋白的基因，修改了一些特定的脑细胞。因为当暴露在光线下时，这些蛋白质会导致大脑细胞的激发，这给了博伊登一种启发，用来控制基因工程神经元的“开”或“关”。
这项神经元技术将博伊登推到了光学遗传学(optoKenetics)的聚光灯下，光学遗传学是生物学研究的最新领域：博伊登帮助创建了这个领域，它可能将在未来几十年影响神经科学发展中的许多方面。他试图回答一个最根本的问题：特定神经元群组的活动是如何对思维、情感和行为产生影响的?问题听上去很明确，但是，自从一个多世纪前脑细胞被首次观察到以来，这个问题一直没有答案，原因很简单，从来就没有一种准确的方法能够了解，在一次特定的思维过程或行为中，哪些神经元在做哪些事情。像功能性磁共振成像(fMRI)这种相对新的技术可以显示，在有着数以百万计的神经元聚集区域的神经元平均活动水平。像植入电极这种不那么新的技术则可以检测出更具体区域的活性，但是，两者都不能追踪到在一系列特定的神经元之间，在大脑的不同区域中即时或依次被激发的情况。然而，这些神经活动的模式恰是脑功能、认知与行为控制的根本基础。
通过用光来使特定的转基因细胞被激发，神经科学家们可以观察到，这种活动是如何同特定的刺激与行为(如癫痫、帕金森氏症等脑部疾病)相关的。电气工程师已经开发出来将各种单个电子电路组装成一个功能完备的计算机的规则，同样，博伊登希望揭开其原理：即特定的、可同时被激发的神经元组是在何种机制下被装配起来，并使大脑正常工作的?他喜欢称它们为“脑电路”(brain circuits)。
博伊登的最终目标是：设法修复错发信号的大脑，就像电气工程师调试计算机硬件时，分析并修改电子电路那样。“对于治疗人类神经系统问题的绝大多数治疗措施，其机制都还没有被理解，这意味着，并没有一个真正合乎逻辑的方式去改进这些治疗方法。我们的首要目标是要弄清楚控制神经回路的方法，使我们能够避免病理状态，并建立更好的治疗措施。”尽管他非常清楚，围绕着一种可以精确控制人的思想、情绪和行为等方面的技术，会有道德伦理的问题出现，但是他依然对光学遗传学有信心，因为它是如此精确，带给人类的更有可能是帮助而非是伤害。“目前所有针对神经系统疾病的药物和其他治疗方法都会在某种程度上调制思维和行为，它们都具有副作用，有些还相当严重。”他表示，“我们越是能瞄准仅仅涉及病理的脑电路，而不触及其他部位，我们看到的副作用可能就越少。在这一技术的某些方面，我们可能要面对一些新风险，但是，该技术本身的精准性不应该被看作有问题。”
光学遗传学正开始对神经科学产生巨大的影响，约翰·伯恩(John Byrne)是休斯敦的得克萨斯大学医学院神经生物学与解剖系主任，他表示：“我们知道很多单个神经元的功能，以及大脑区域是如何处理某些类型信息的，但是，学科的前沿在于，了解神经元群组是如何在脑电路中沟通并执行特定功能的。光学遗传学使我们能够精确地探索并达到这些目标。”启动
博伊登16岁在麻省理工学院就读时，很快就将兴趣专注在探索系统控制的原理上。开始时，他帮助设计了一个系统，允许用户通过手部动作，控制计算机程序。但是，这些问题太小菜一碟了，他只是为那些已经被证明可控的系统找到了更好的控制方法。当时在麻省理工学院媒体实验室的某个角落里开始起步的量子计算科学，给他提供了新的挑战，博伊登花费了他大学生涯的第四年时间，试图帮助开发一种对暂存于多个量子态中的原子的控制技术。可惜的是，事实证明，原子太不守规矩且不好控制，但这件事本身给了博伊登一个新的认识，他解释道：“如果问题本身是无解的，你就永远无法得到控制的乐趣”，“我需要去找一个有可能解决的问题去探索。”
对于博伊登来说，这个问题就是大脑的控制。从麻省理工学院毕业后，他获得了斯坦福大学神经科学博士学位，在那里，他与神经科学家卡尔·德赛罗斯(Karl Deisseroth)进行了合作。德赛罗斯的小组想要分离并分析记忆电路，他们开始了一个项目，为探索其他脑电路而开发一种工具。科学家们此前曾证明，光脉冲可以用来诱导脑细胞的激发，但那种技术不够精细，不足以探索特定的大脑回路。然而，斯坦福大学的研究人员知道，许多植物和细菌的细胞，以及眼细胞，是光敏性的：当光线照射它们时，它们会通过一种被称为视蛋白(olosm‘s)多种变体的动作，产生一个小伏电压。从而让他们想到，视蛋白可以被用来使脑电路的观察方法更精确吗?
结果，答案是肯定的。德赛罗斯、博伊登，以及博伊登的研究生同学张丰(Feng Zhang)选择了微生物视蛋白，它们在将光转换为电能上特别有效率，并能够确定编码这些蛋白质的基因。然后，以一种基因疗法中的标准技术，他们借助一种病毒将视蛋白的生产基因插入到神经元中。一旦进入神经元，基因便开始生产视蛋白，其结果是，神经元暴露见光时，就会被激发。博伊登和他的同事们已经发现了一种准确可靠的方法，来刺激特定神经元群，并观察它们激发时会发生什么现象。
能够将特定的神经元组与一种行为改变联系起来，无论这种变化是与认知、运动控制、情感，还是感官知觉相关，都对治疗脑部疾病至关重要。如果导致问题的特定神经元可以被识别，研究人员就可以知道在哪里进行针对性治疗。但是，科学家们无法探测、监测，并记录形成记忆和思考的人体电路，克里斯蒂安·文兹(Christian Wentz)曾经是博伊登在麻省理工学院实验室的研究生，后来在麻省剑桥与其他人共同创建了Cerenova公司，这是一家开发光学遗传学应用的初创公司。他表示：“还从来没有一种方法，能够将大脑在细胞水平上的变化，与我们的思想和行为之间建立起联系，这也是现有药物或设备无法很好应对认知功能缺陷的部分原因。” 这就是为什么理解并治疗高级的认知和记忆障碍(如阿尔茨海默氏病)如此困难的原因。
博伊登的齿状光纤束和LED，提供了一种研究方法，使研究人员可以通过激发特定的神经元群组，从而发现群组之间的联系。在将视蛋白生产基因置入到小鼠的神经细胞，细胞对光线作出反应后，研究人员将博伊登的设备植入到其他啮齿动物的大脑进行研究。这时，他们可以控制每个光纤束一端的神经元激发与否。他们将观察锁定到小鼠脑中不同的神经元组，研究当这些神经元被激发时，所引起的任何行为改变。
博伊登一直使用这种技术进行小鼠实验，这些小鼠具有焦虑、恐惧、记忆力减退，甚至创伤后应激障碍(PTSD)的症状。使用光纤设备刺激不同的神经元群组，他可以寻找到小鼠症状好转或变坏的迹象。如果当一组神经元被激发时，症状恶化了，那么设法阻止激发便是一种充满希望的治疗途径；如果在刺激后症状得到改善，那么维持激发或许具有治疗作用。
世界各地的实验室已经开始使用光学遗传学工具，来研究几乎所有与大脑相关的主要疾病，包括老年痴呆症、帕金森氏症、精神分裂症、癫痫、睡眠障碍、视力减退、慢性疼痛等。杰弗里·诺贝尔斯(Jeffrey Noebels)是休斯敦贝勒医学院的神经学家，他将癫痫症与一些熟悉的计算机问题相比较，“我们只是不知道为什么癫痫大脑有时不能正确进行同步，导致拒绝服务的攻击和蓝屏问题。”他表示，“我们试图对大脑了解更多的企图一直受到限制，我们不得不用大脑区域级别的方式审查大脑，这就像在试图找出电脑是哪里出了错时，用一束电流冲击整块电路板的(较原始)方式。有了光学遗传学，我们可以专注于发挥关键作用的神经元，更像是观察单个晶体管。”诺贝尔斯说，对于重度癫痫的治疗可以手术去除部分大脑皮质以防止发作，那样做可能会导致认知功能障碍，以及其他问题。“如果我们可以挑选出‘捣乱’的神经元，也许就能够用药物或刺激方法，将大脑皮质改善成更健康的激发模式。”
博伊登则看到了光学遗传学更大的作用：它不仅可以帮助揭示个别大脑回路的作用，并潜在地指明修复神经错误激发的方法，而且他相信，光学遗传学还可以帮助研究人员确定，所有不同的脑电路是如何组合在一起的，从而组成一个功能完善的大脑。揭示记忆是如何形成.丢失或改变的?一个念头是如何触发手指运动的?我们是如何解读视觉图像的?
宏图展现之前.可能还需要成千上万的电路与各种特定功能相匹配，如果研究人员希望在未来10年或20年内完成绝大部分的匹配，他们得大大加快步伐。为此，博伊登设想用计算机将这一过程自动化。例如，一台计算机可以通过向一个动物大脑的特定部位发送光，来核查一个脑电路。为了“读”出发生的反应，计算机可以记录发光的神经元，或记录动物的动作反应及心率的变化。然后，计算机可以快速反复地调整光线的位置，尽量使反应最大化。
因此，通过探测老鼠的脑电路，博伊登希望最终能够“逆向设计”神经网络，来构建一个大脑，就像电子工程师测量一个电子芯片输出的0和1，从而反推出编程到芯片电路的软件代码那样。“如果你不知道大脑中的信息是如何被处理的，就很难搞清楚这些信息本身，我们想揭开每种基本功能背后的原始算法。”博伊登表示。
保持沉默
博伊登的技术最直接也许是最重要的作用之一，可能就是在药物开发领域。“如果我们能用光纤打开或关闭一只给过药的、清醒的动物的特定大脑回路，我们就可以测试那条电路受到的药物影响，以及在行为上的后果是什么。这将使我们能够寻找对于正确回路更特定、更有效的药物，而不是把整个大脑泡在药物里。”博伊登介绍道。
从博伊登早期研究中得到的一个令人惊讶的重要发现是，涉及到脑电路的“反刺激”(antistimuiation)效果。当一组神经元受到光刺激而倾向于同时被激发时，一个奇怪的现象发生了：虽然多数细胞激发得更频繁，但是大约有三分之一的细胞实际上较少启动了。这一效果令人震惊地在大脑皮层所有区域、对所有的行为和功能类型、对所有受测动物种类都得到了证实。博伊登认为：“事实上，相当大比例的神经元被完全抑制的事实告诉我们，需要考虑一个神经元控制的重要原理。如果我们想控制脑电路，需要考虑的就不仅仅是让哪个神经元兴奋，而且要考虑让下游的哪个神经元抑制。”这可能对开发新药物尤其重要。例如，一种旨在通过刺激一组神经元缓解一种症状的药物，可能最终通过间接抑制其他神经元而使症状变得更糟。反之，如果激发特定的神经元而引发癫痫发作，那么抑制某些神经元可能会有益。
光学遗传学技术不仅可以揭示一种治疗措施应该针对于打开或关闭哪些神经元，而且可以揭示它们能够成为自我治疗的有用方法。例如，对于那些现在用于治疗帕金森氏症和其他疾病的电振动植入装置，光学遗传学技术可以对它们进行改进。这些设备往往会激活植入电极附近所有的神经元，但是，植入式光纤设备将只激活特定的神经元，即一个动力控制电路或情绪有关电路的损坏部分，而不会涉及正常运转的神经元。当然，那将需要在人类患者身上使用基因疗法，而尽管已经研究了很多年，这种技术仍然是实验性的。然而，如果最终基因疗法被证明是安全的，医生们可以用光学遗传学修复故障大脑，或许将通过在精确选定的位置实施光或电刺激来实现。
公众是否会接受植入这些光学设备?他们是否会担心可触发或抑制特定的思想、感觉、情绪或行为的新技术?“对于哪些精神科药物具有价值的问题，人们持有完全不同的意见。”博伊登表示，“这些问题也将会围绕着这种技术被提出来，这并不是坏事，对于新形式治疗措施的风险和益处，科学家、临床医生、监管机构和公众之间应该一直保持公开的对话。”
埃德·博伊登(Ed Boyden)在麻省理工学院实验室里的设备极其多样，有一些分析和合成基因的机器，一台3D打印机，一个可以在金属块上进行雕刻的激光切割机，一些培养并研究细菌、植物和真菌的设备，一台制备超薄脑切片的机器，分析电子电路的工具，一套高清晰度成像设备。但博伊登最爱炫耀的，是一个看上去又小又丑陋的东西，像一颗毛茸茸的小塑料牙齿。实际上，它里面装有十多根不同长度的短光纤，每根的一端固定着一个发光二极管(LED)。比如说，当这个牙被植进老鼠的大脑，每根LED可以将光传输到不同的位置。使用这个设备，博伊登可以控制老鼠的各个行为。
博伊登在麻省理工学院的职务和他实验室里的设备一样多种多样：媒体实验室的助理教授，生物工程学系及脑与认知科学系的联席教授，合成神经生物学小组组长。老鼠的大脑，或任何其他动物的大脑，通常不会对嵌入式光源有所反应。但是，博伊登用植物、真菌和细菌中制造光敏蛋白的基因，修改了一些特定的脑细胞。因为当暴露在光线下时，这些蛋白质会导致大脑细胞的激发，这给了博伊登一种启发，用来控制基因工程神经元的“开”或“关”。
这项神经元技术将博伊登推到了光学遗传学(optoKenetics)的聚光灯下，光学遗传学是生物学研究的最新领域：博伊登帮助创建了这个领域，它可能将在未来几十年影响神经科学发展中的许多方面。他试图回答一个最根本的问题：特定神经元群组的活动是如何对思维、情感和行为产生影响的?问题听上去很明确，但是，自从一个多世纪前脑细胞被首次观察到以来，这个问题一直没有答案，原因很简单，从来就没有一种准确的方法能够了解，在一次特定的思维过程或行为中，哪些神经元在做哪些事情。像功能性磁共振成像(fMRI)这种相对新的技术可以显示，在有着数以百万计的神经元聚集区域的神经元平均活动水平。像植入电极这种不那么新的技术则可以检测出更具体区域的活性，但是，两者都不能追踪到在一系列特定的神经元之间，在大脑的不同区域中即时或依次被激发的情况。然而，这些神经活动的模式恰是脑功能、认知与行为控制的根本基础。
通过用光来使特定的转基因细胞被激发，神经科学家们可以观察到，这种活动是如何同特定的刺激与行为(如癫痫、帕金森氏症等脑部疾病)相关的。电气工程师已经开发出来将各种单个电子电路组装成一个功能完备的计算机的规则，同样，博伊登希望揭开其原理：即特定的、可同时被激发的神经元组是在何种机制下被装配起来，并使大脑正常工作的?他喜欢称它们为“脑电路”(brain circuits)。
博伊登的最终目标是：设法修复错发信号的大脑，就像电气工程师调试计算机硬件时，分析并修改电子电路那样。“对于治疗人类神经系统问题的绝大多数治疗措施，其机制都还没有被理解，这意味着，并没有一个真正合乎逻辑的方式去改进这些治疗方法。我们的首要目标是要弄清楚控制神经回路的方法，使我们能够避免病理状态，并建立更好的治疗措施。”尽管他非常清楚，围绕着一种可以精确控制人的思想、情绪和行为等方面的技术，会有道德伦理的问题出现，但是他依然对光学遗传学有信心，因为它是如此精确，带给人类的更有可能是帮助而非是伤害。“目前所有针对神经系统疾病的药物和其他治疗方法都会在某种程度上调制思维和行为，它们都具有副作用，有些还相当严重。”他表示，“我们越是能瞄准仅仅涉及病理的脑电路，而不触及其他部位，我们看到的副作用可能就越少。在这一技术的某些方面，我们可能要面对一些新风险，但是，该技术本身的精准性不应该被看作有问题。”
光学遗传学正开始对神经科学产生巨大的影响，约翰·伯恩(John Byrne)是休斯敦的得克萨斯大学医学院神经生物学与解剖系主任，他表示：“我们知道很多单个神经元的功能，以及大脑区域是如何处理某些类型信息的，但是，学科的前沿在于，了解神经元群组是如何在脑电路中沟通并执行特定功能的。光学遗传学使我们能够精确地探索并达到这些目标。”启动
博伊登16岁在麻省理工学院就读时，很快就将兴趣专注在探索系统控制的原理上。开始时，他帮助设计了一个系统，允许用户通过手部动作，控制计算机程序。但是，这些问题太小菜一碟了，他只是为那些已经被证明可控的系统找到了更好的控制方法。当时在麻省理工学院媒体实验室的某个角落里开始起步的量子计算科学，给他提供了新的挑战，博伊登花费了他大学生涯的第四年时间，试图帮助开发一种对暂存于多个量子态中的原子的控制技术。可惜的是，事实证明，原子太不守规矩且不好控制，但这件事本身给了博伊登一个新的认识，他解释道：“如果问题本身是无解的，你就永远无法得到控制的乐趣”，“我需要去找一个有可能解决的问题去探索。”
对于博伊登来说，这个问题就是大脑的控制。从麻省理工学院毕业后，他获得了斯坦福大学神经科学博士学位，在那里，他与神经科学家卡尔·德赛罗斯(Karl Deisseroth)进行了合作。德赛罗斯的小组想要分离并分析记忆电路，他们开始了一个项目，为探索其他脑电路而开发一种工具。科学家们此前曾证明，光脉冲可以用来诱导脑细胞的激发，但那种技术不够精细，不足以探索特定的大脑回路。然而，斯坦福大学的研究人员知道，许多植物和细菌的细胞，以及眼细胞，是光敏性的：当光线照射它们时，它们会通过一种被称为视蛋白(olosm‘s)多种变体的动作，产生一个小伏电压。从而让他们想到，视蛋白可以被用来使脑电路的观察方法更精确吗?
结果，答案是肯定的。德赛罗斯、博伊登，以及博伊登的研究生同学张丰(Feng Zhang)选择了微生物视蛋白，它们在将光转换为电能上特别有效率，并能够确定编码这些蛋白质的基因。然后，以一种基因疗法中的标准技术，他们借助一种病毒将视蛋白的生产基因插入到神经元中。一旦进入神经元，基因便开始生产视蛋白，其结果是，神经元暴露见光时，就会被激发。博伊登和他的同事们已经发现了一种准确可靠的方法，来刺激特定神经元群，并观察它们激发时会发生什么现象。
能够将特定的神经元组与一种行为改变联系起来，无论这种变化是与认知、运动控制、情感，还是感官知觉相关，都对治疗脑部疾病至关重要。如果导致问题的特定神经元可以被识别，研究人员就可以知道在哪里进行针对性治疗。但是，科学家们无法探测、监测，并记录形成记忆和思考的人体电路，克里斯蒂安·文兹(Christian Wentz)曾经是博伊登在麻省理工学院实验室的研究生，后来在麻省剑桥与其他人共同创建了Cerenova公司，这是一家开发光学遗传学应用的初创公司。他表示：“还从来没有一种方法，能够将大脑在细胞水平上的变化，与我们的思想和行为之间建立起联系，这也是现有药物或设备无法很好应对认知功能缺陷的部分原因。” 这就是为什么理解并治疗高级的认知和记忆障碍(如阿尔茨海默氏病)如此困难的原因。
博伊登的齿状光纤束和LED，提供了一种研究方法，使研究人员可以通过激发特定的神经元群组，从而发现群组之间的联系。在将视蛋白生产基因置入到小鼠的神经细胞，细胞对光线作出反应后，研究人员将博伊登的设备植入到其他啮齿动物的大脑进行研究。这时，他们可以控制每个光纤束一端的神经元激发与否。他们将观察锁定到小鼠脑中不同的神经元组，研究当这些神经元被激发时，所引起的任何行为改变。
博伊登一直使用这种技术进行小鼠实验，这些小鼠具有焦虑、恐惧、记忆力减退，甚至创伤后应激障碍(PTSD)的症状。使用光纤设备刺激不同的神经元群组，他可以寻找到小鼠症状好转或变坏的迹象。如果当一组神经元被激发时，症状恶化了，那么设法阻止激发便是一种充满希望的治疗途径；如果在刺激后症状得到改善，那么维持激发或许具有治疗作用。
世界各地的实验室已经开始使用光学遗传学工具，来研究几乎所有与大脑相关的主要疾病，包括老年痴呆症、帕金森氏症、精神分裂症、癫痫、睡眠障碍、视力减退、慢性疼痛等。杰弗里·诺贝尔斯(Jeffrey Noebels)是休斯敦贝勒医学院的神经学家，他将癫痫症与一些熟悉的计算机问题相比较，“我们只是不知道为什么癫痫大脑有时不能正确进行同步，导致拒绝服务的攻击和蓝屏问题。”他表示，“我们试图对大脑了解更多的企图一直受到限制，我们不得不用大脑区域级别的方式审查大脑，这就像在试图找出电脑是哪里出了错时，用一束电流冲击整块电路板的(较原始)方式。有了光学遗传学，我们可以专注于发挥关键作用的神经元，更像是观察单个晶体管。”诺贝尔斯说，对于重度癫痫的治疗可以手术去除部分大脑皮质以防止发作，那样做可能会导致认知功能障碍，以及其他问题。“如果我们可以挑选出‘捣乱’的神经元，也许就能够用药物或刺激方法，将大脑皮质改善成更健康的激发模式。”
博伊登则看到了光学遗传学更大的作用：它不仅可以帮助揭示个别大脑回路的作用，并潜在地指明修复神经错误激发的方法，而且他相信，光学遗传学还可以帮助研究人员确定，所有不同的脑电路是如何组合在一起的，从而组成一个功能完善的大脑。揭示记忆是如何形成.丢失或改变的?一个念头是如何触发手指运动的?我们是如何解读视觉图像的?
宏图展现之前.可能还需要成千上万的电路与各种特定功能相匹配，如果研究人员希望在未来10年或20年内完成绝大部分的匹配，他们得大大加快步伐。为此，博伊登设想用计算机将这一过程自动化。例如，一台计算机可以通过向一个动物大脑的特定部位发送光，来核查一个脑电路。为了“读”出发生的反应，计算机可以记录发光的神经元，或记录动物的动作反应及心率的变化。然后，计算机可以快速反复地调整光线的位置，尽量使反应最大化。
因此，通过探测老鼠的脑电路，博伊登希望最终能够“逆向设计”神经网络，来构建一个大脑，就像电子工程师测量一个电子芯片输出的0和1，从而反推出编程到芯片电路的软件代码那样。“如果你不知道大脑中的信息是如何被处理的，就很难搞清楚这些信息本身，我们想揭开每种基本功能背后的原始算法。”博伊登表示。
保持沉默
博伊登的技术最直接也许是最重要的作用之一，可能就是在药物开发领域。“如果我们能用光纤打开或关闭一只给过药的、清醒的动物的特定大脑回路，我们就可以测试那条电路受到的药物影响，以及在行为上的后果是什么。这将使我们能够寻找对于正确回路更特定、更有效的药物，而不是把整个大脑泡在药物里。”博伊登介绍道。
从博伊登早期研究中得到的一个令人惊讶的重要发现是，涉及到脑电路的“反刺激”(antistimuiation)效果。当一组神经元受到光刺激而倾向于同时被激发时，一个奇怪的现象发生了：虽然多数细胞激发得更频繁，但是大约有三分之一的细胞实际上较少启动了。这一效果令人震惊地在大脑皮层所有区域、对所有的行为和功能类型、对所有受测动物种类都得到了证实。博伊登认为：“事实上，相当大比例的神经元被完全抑制的事实告诉我们，需要考虑一个神经元控制的重要原理。如果我们想控制脑电路，需要考虑的就不仅仅是让哪个神经元兴奋，而且要考虑让下游的哪个神经元抑制。”这可能对开发新药物尤其重要。例如，一种旨在通过刺激一组神经元缓解一种症状的药物，可能最终通过间接抑制其他神经元而使症状变得更糟。反之，如果激发特定的神经元而引发癫痫发作，那么抑制某些神经元可能会有益。
光学遗传学技术不仅可以揭示一种治疗措施应该针对于打开或关闭哪些神经元，而且可以揭示它们能够成为自我治疗的有用方法。例如，对于那些现在用于治疗帕金森氏症和其他疾病的电振动植入装置，光学遗传学技术可以对它们进行改进。这些设备往往会激活植入电极附近所有的神经元，但是，植入式光纤设备将只激活特定的神经元，即一个动力控制电路或情绪有关电路的损坏部分，而不会涉及正常运转的神经元。当然，那将需要在人类患者身上使用基因疗法，而尽管已经研究了很多年，这种技术仍然是实验性的。然而，如果最终基因疗法被证明是安全的，医生们可以用光学遗传学修复故障大脑，或许将通过在精确选定的位置实施光或电刺激来实现。
公众是否会接受植入这些光学设备?他们是否会担心可触发或抑制特定的思想、感觉、情绪或行为的新技术?“对于哪些精神科药物具有价值的问题，人们持有完全不同的意见。”博伊登表示，“这些问题也将会围绕着这种技术被提出来，这并不是坏事，对于新形式治疗措施的风险和益处，科学家、临床医生、监管机构和公众之间应该一直保持公开的对话。”