Εισάγοντας φωτοευαίσθητα ιοντικά κανάλια ή αντλίες σε συγκεκριμένους νευρώνες, οι ερευνητές μπορούν να ενεργοποιήσουν ή να απενεργοποιήσουν αυτά τα κύτταρα με σύντομους παλμούς φωτός. Η μέθοδος, γνωστή ως οπτογενετική, συνδυάζει τη γενετική στόχευση με τον οπτικό έλεγχο και έχει μεταμορφώσει τη μελέτη των νευρωνικών κυκλωμάτων.

Οι καναλοροδοψίνες αποπολώνουν τους νευρώνες όταν φωτίζονται με μπλε φως. Οι αλογονοροδοψίνες και οι σχετικές αντλίες τους υπερπολώνουν με κίτρινο ή πράσινο φως. Επειδή οι οψίνες μπορούν να εκφραστούν υπό υποκινητές ειδικούς για τον κυτταρικό τύπο, καθορισμένοι πληθυσμοί μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου, ενώ τα περιβάλλοντα κύτταρα παραμένουν ανεπηρέαστα. Οι οπτικές ίνες ή οι συστοιχίες μικρο-LED παρέχουν φως ακόμη και σε βαθιές δομές σε ελεύθερα κινούμενα ζώα.

Η οπτογενετική έχει χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό κυκλωμάτων επαρκών για συγκεκριμένες συμπεριφορές, για τον έλεγχο της αναγκαιότητας μέσω σίγασης και για την ανίχνευση των απαιτήσεων χρονισμού των νευρωνικών κωδίκων. Η κλινική μετάφραση διερευνάται για παθήσεις όπως η τύφλωση και ορισμένες κινητικές διαταραχές. Η ισχύς της τεχνικής έγκειται στον συνδυασμό κυτταρικής εξειδίκευσης και υψηλής χρονικής ανάλυσης.

Μια μόνο λάμψη φωτός μπορεί πλέον να αποκαλύψει την αιτιώδη συμβολή ενός επακριβώς καθορισμένου νευρωνικού πληθυσμού.