Ved å introdusere lysfølsomme ionekanaler eller pumper i spesifikke nevroner, kan forskere slå disse cellene av eller på med korte lyspulser. Metoden, kjent som optogenetikk, kombinerer genetisk målretting med optisk kontroll og har forvandlet studiet av nevrale kretser.

Kanalrhodopsiner depolariserer nevroner når de belyses med blått lys; halorhodopsiner og relaterte pumper hyperpolariserer dem med gult eller grønt lys. Fordi opsinene kan uttrykkes under celletypespesifikke promotorer, kan definerte populasjoner kontrolleres med millisekundpresisjon mens omkringliggende celler forblir upåvirket. Optiske fibre eller mikro-LED-matriser leverer lys selv til dype strukturer i fritt bevegelige dyr.

Optogenetikk har blitt brukt til å identifisere kretser som er tilstrekkelige for spesifikk atferd, for å teste nødvendighet ved å dempe, og for å undersøke tidskravene til nevrale koder. Klinisk oversettelse utforskes for tilstander som blindhet og visse bevegelsesforstyrrelser. Teknikkens kraft ligger i kombinasjonen av cellulær spesifisitet og høy tidsoppløsning.

Et enkelt lysglimt kan nå avsløre det årsakssammenhengende bidraget fra en presist definert nevral populasjon.