연구자들은 특정 뉴런에 빛에 민감한 이온 채널이나 펌프를 도입함으로써 짧은 광 펄스를 이용하여 해당 세포를 켜거나 끌 수 있습니다. 광유전학으로 알려진 이 방법은 유전자 표적화와 광학적 제어를 결합하여 신경 회로 연구에 혁신을 가져왔습니다.

채널로돕신은 청색광을 비추면 뉴런을 탈분극시키고, 할로로돕신 및 관련 펌프는 황색광이나 녹색광을 비추면 뉴런을 과분극시킨다. 이러한 옵신들은 세포 유형 특이적 프로모터에 의해 발현될 수 있기 때문에, 주변 세포에는 영향을 주지 않고 특정 세포 집단만을 밀리초 단위의 정밀도로 제어할 수 있다. 광섬유나 마이크로 LED 어레이를 이용하면 자유롭게 움직이는 동물의 깊은 구조까지 빛을 전달할 수 있다.

광유전학은 특정 행동에 필요한 회로를 식별하고, 회로 억제를 통해 필요성을 검증하며, 신경 코드의 타이밍 요구 사항을 조사하는 데 사용되어 왔습니다. 실명 및 특정 운동 장애와 같은 질환에 대한 임상 적용 가능성이 연구되고 있습니다. 이 기술의 강점은 세포 특이성과 높은 시간 해상도의 조합에 있습니다.

이제 단 한 번의 섬광으로 정확하게 정의된 신경 세포 집단의 인과적 기여도를 밝혀낼 수 있습니다.