Prin introducerea unor canale sau pompe ionice sensibile la lumină în neuroni specifici, cercetătorii pot activa sau dezactiva aceste celule cu impulsuri scurte de lumină. Metoda, cunoscută sub numele de optogenetică, combină direcționarea genetică cu controlul optic și a transformat studiul circuitelor neuronale.

Canalrodopsinele depolarizează neuronii atunci când sunt iluminate cu lumină albastră; halorodopsinele și pompele înrudite îi hiperpolarizează cu lumină galbenă sau verde. Deoarece opsinele pot fi exprimate sub promotori specifici tipului de celulă, populațiile definite pot fi controlate cu precizie de milisecunde, în timp ce celulele înconjurătoare rămân neafectate. Fibrele optice sau rețelele de micro-LED-uri furnizează lumină chiar și structurilor profunde la animalele care se mișcă liber.

Optogenetica a fost utilizată pentru a identifica circuite suficiente pentru comportamente specifice, pentru a testa necesitatea prin reducerea la tăcere și pentru a investiga cerințele de sincronizare ale codurilor neuronale. Traducerea clinică este explorată pentru afecțiuni precum orbirea și anumite tulburări de mișcare. Puterea tehnicii constă în combinația sa dintre specificitatea celulară și rezoluția temporală ridicată.

O singură străfulgerare de lumină poate acum dezvălui contribuția cauzală a unei populații neuronale precis definite.