有史以来第一次，研究人员们利用光脉冲控制了一颗胚胎心脏的起搏速度。这种新方法对于心脏学家和发育生物学家来说是一次飞跃，他们希望，这将有助于更好地了解心脏发育和先天性心脏病，并希望这项进展将最终导致新型光学心脏起搏器的诞生。

　　人工心脏起搏器通常使用电极传送定期的、“有节奏的”电脉冲到心肌，以使其保持一致的节奏。虽然这种设备在短期内是安全的，但如果使用了数十年的话，它们也可能造成心肌损伤。这种技术的侵入性方式——意思是，它需要与心脏接触——也限制了它作为一种研究工具的能力。

　　“如果你试图用一个电极来触及心脏，刺激它，这样的接触可能会破坏潜在的、对心跳的观察，”麻省理工学院生物工程教授埃德•博伊登（Ed Boyden）说，他没有参与这项研究。 “一种非侵入性心脏跳动的方法对科学研究很重要，它可能开启大量具有潜力的实验。”

　　用光控制细胞的想法并不新鲜：一些实验室已经证明过，神经细胞可以随光刺激而开启或关闭，一个研究小组也曾使用强大的激光脉冲来起搏培养皿内的心肌细胞。但是，这次是第一次在活体动物心脏上接受光导起搏。

　　这项新技术在最近一期《自然光子学杂志》上发表，科学家们在一个出生两天的鹌鹑胚胎心脏上方1毫米处，放置了一束红外激光纤维。当他们改变激光脉冲的节奏时，心跳节奏随之改变并与之相配。“利用光的非侵入性心脏起搏与电刺激有各自的优缺点，”克利夫兰凯斯西保留地大学生物工程学博士后迈克•詹金斯（Michael Jenkins）说，他是这项研究的第一作者。“它有可能被用于从基础研究到临床应用的所有领域。”

　　现在，詹金斯和他的同事们正在研究对成年鹌鹑心脏的光起搏，利用相同的技术，在其身体内穿入一束光纤，使之紧靠心脏。但是，（成年）组织不如胚胎中的透明，使得光线难以穿透。由于成年鹌鹑较大，找到合适的位置来调试光线也更为困难。

　　科学家们希望，这种非侵入式的方法可以帮助揭示更多有关心脏发育和先天性心脏疾病的未知原因。“我们可以用它进行非侵入性研究，改变心率的环境变化是如何导致心脏缺陷的，”詹金斯说。“或者，研究成长的关键阶段心率变化是如何改变基因表达的。”

　　詹金斯还不能解释光线是如何导致心肌收缩的，他说，这大概还需要数年时间。但他认为，可能是红外线波长使细胞升温，以某种方式改变了一组特定离子通道的传输能力。

　　波士顿儿童医院的助理教授道格拉斯•考文（Douglas Cowan）一直致力于刺激心肌功能的另一种不同方法，基于组织工程学。他猜测，詹金斯的方法可能有助于推动干细胞分化成跳动的心肌细胞。

　　由于光波不能通过太多层的组织，研究人员们建议，在人体上，这种技术可能尤其对手术中暴露的心脏起搏有用。

　　除此之外，植入式心脏光起搏器——仍是一个遥远的前景——是一个方向，许多研究人员认为这值得追求。“在儿童身上，15年或20年的电动心脏起搏会导致心脏发育不良，”詹金斯说。虽然这对75岁病人来说不那么重要，但对于一名儿科医生将心脏起搏器植入一个3岁孩子来说，就是个极大的担忧。“如果光起搏心脏能使心脏更本质地跳动，那么，它将是一个优势，”他说。