Ved at introducere lysfølsomme ionkanaler eller pumper i specifikke neuroner kan forskere tænde eller slukke disse celler med korte lyspulser. Metoden, kendt som optogenetik, kombinerer genetisk målretning med optisk kontrol og har transformeret studiet af neurale kredsløb.

Kanalrhodopsiner depolariserer neuroner, når de belyses med blåt lys; halorhodopsiner og relaterede pumper hyperpolariserer dem med gult eller grønt lys. Fordi opsinerne kan udtrykkes under celletypespecifikke promotorer, kan definerede populationer kontrolleres med millisekundspræcision, mens omgivende celler forbliver upåvirkede. Optiske fibre eller mikro-LED-arrays leverer lys selv til dybe strukturer i frit bevægelige dyr.

Optogenetik er blevet brugt til at identificere kredsløb, der er tilstrækkelige til specifikke adfærdsmønstre, til at teste nødvendighed ved at inaktivere dem og til at undersøge neurale koders tidskrav. Klinisk oversættelse undersøges for tilstande som blindhed og visse bevægelsesforstyrrelser. Teknikkens styrke ligger i dens kombination af cellulær specificitet og høj tidsmæssig opløsning.

Et enkelt lysglimt kan nu afsløre det årsagssammenhængende bidrag fra en præcist defineret neural population.