在光遗传学中如何确保操控的是目标神经细胞而非相邻细胞?
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即使不在光遗传的领域，即使在其它的遗传学研究里，都有细胞特异性基因操作的问题。一般来说，人们可以利用细胞特异性的启动子来实现细胞的特异性表达。 同时为了使基因的表达更为精确和受控制，人们还可以利用外源小分子依赖性基因表达或温度敏感性基因表达等方法，通过控制外源分子或温度来实现基因表达控制。 此外，如果该基因片段是通过病毒载体来表达的话，还可以利用手术上将病毒注射到不同区域的方法来实现不同细胞的基因表达。光遗传不仅仅是遗传学问题和神经学问题，还是一个“光”学课题。随着激光技术和扫描显微技术的日益发展，人类可以在很高的精度上来操纵激光照射靶点。在神经系统上，几十或几百纳米分辨率的激光操作技术日益成熟，对于尺度为几十微米的细胞的控制已经不是难题。甚至人们还可以具体到某个树突、棘突等进行光遗传的操作。所以，当你的遗传学技术无法特异性的区分细胞的时候，如果你有一台好的显微镜，也能够帮你解决问题。
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情况A： Ahmari, S. E. et al. Repeated Cortico-Striatal Stimulation Generates Persistent OCD-Like Behavior. Science340, 1234–1239 (2013). 该文章中所用的实验动物EMX-cre transgenic mice可以特异性地在皮层的谷氨酸能神经元表达cre。然后通过对目标脑区注射Cre-incible adenovirus-associated vector (AAV) carrying the gene encoding channelrhodopsin (ChR2)，由于这种病毒是cre-incible，所以只可能在cre蛋白存在的情况下产生作用，因此可以实现目标脑区的谷氨酸能神经元特异性地表达，而不会对该脑区的其他不含cre的神经元发挥作用。
情况B：同一类细胞一般在研究中通常不会主动对其进行区分，所以我猜你的意思应该是情况A，而对相邻的同类细胞的区分在这篇文献中有所体现： Jennings, Joshua H., et al. "Visualizing hypothalamic network dynamics for appetitive and consummatory behaviors." Cell 160.3 (2015): 516-527. 在该文中采用了一种叫Deep brain calcium imaging 脑深部钙成像技术，能够直观地、赤裸裸地直接看到某一小块区域神经元的激活。在一种行为的时候，是一批GABA能神经元在激活，而在另外一种行为时，是另一种GABA能神经元在激活，是不是非常简单粗暴？ 其实这说明该区域的GABA能神经元还有进一步向下区分的可能，如果能够发现这两种GABA能神经元差异的原因，就可以用Cre/Loxp配合光遗传学使得对这两类神经元的特异性操作成为可能。
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在神经系统里，细胞异质性的存在使很多研究变得很困难，但也给新实验手段的开发提供了潜力。 例如由于不同神经元在不同的行为中活性（神经发放）不同，所以我们可以利用活性依赖的基因表达控制技术来实现光遗传蛋白在不同神经元中的表达与操作。麻省理工学院的一个研究组就已经成功利用这一技术实现了通过对参与不同记忆任务的细胞的定位与控制来操纵和改写动物的记忆。又比如利用相邻的两个神经元可能投射到完全不同的其它脑区的性质，我们可以将表达光遗传分子的病毒注射到不同的投射脑区，使得这些病毒被这些细胞的轴突末端吸收和回溯、从而实现其特异性表达。当然还可以结合不同神经元的投射差异、活性差异、表达分子差异等等构造出逻辑上的数字运算门（与门等）来实现利用不同维度的信息对神经元的多重定位。
