光遗传技术是解析不同脑区、不同类型神经元功能的重要手段。由于可见光对颅骨、脑组织等的穿透能力较弱，在实验中往往需要向大脑中植入光纤给光，具有侵入性。张嘉漪团队与复旦大学化学系张凡团队开展合作，基于近红外光对生物组织穿透能力强和抗光漂白的特性，团队研发了一种三色上转换（upconversion）纳米材料，该材料具备将808 nm、980 nm和1532 nm三种不同波长的近红外光转变为540 nm（绿）、450 nm（蓝）和650 nm（红）三种可见光的特性，与传统单色上转换材料相比，三色上转换材料的光谱线宽更小，有利于实现更精准的调控。团队在PV-Cre:SOM-flp转基因小鼠皮层的PV、SOM和CaMKII三种不同类型神经元中分别表达由红、绿、蓝光激活的三种光遗传蛋白，并将该纳米材料注射到小鼠皮层，在小鼠颅骨完整的情况下，用三种近红外光分别激活三种神经元，在虚拟现实系统中，成功地经颅选择性调控活体小鼠的运动速度。2021年9月27日，相关研究成果在线发表于Nature Communications。该技术实现了非侵入式无线光遗传调控，有望被用于解析包含多种类型神经元的神经环路功能，并具有临床应用的潜力( Nat Comm, 2021, doi：10.1038/s41467-021-25993-7)。