Zavedením světlocitlivých iontových kanálů nebo pump do specifických neuronů mohou vědci tyto buňky zapínat nebo vypínat krátkými světelnými pulzy. Tato metoda, známá jako optogenetika, kombinuje genetické cílení s optickou kontrolou a transformovala studium nervových obvodů.

Channelrhodopsiny depolarizují neurony, když jsou osvětleny modrým světlem; halorhodopsiny a příbuzné pumpy je hyperpolarizují žlutým nebo zeleným světlem. Protože opsiny mohou být exprimovány pod vlivem promotorů specifických pro daný buněčný typ, lze definované populace řídit s přesností na milisekundy, aniž by okolní buňky zůstaly ovlivněny. Optická vlákna nebo pole mikro-LED dodávají světlo i do hlubokých struktur u volně se pohybujících zvířat.

Optogenetika se používá k identifikaci obvodů postačujících pro specifické chování, k testování nutnosti umlčování a k zkoumání časových požadavků nervových kódů. Klinický překlad se zkoumá u onemocnění, jako je slepota a některé poruchy hybnosti. Síla této techniky spočívá v kombinaci buněčné specificity a vysokého časového rozlišení.

Jediný záblesk světla nyní může odhalit kauzální příspěvek přesně definované neuronové populace.