Ao introduzir canais ou bombas iónicas sensíveis à luz em neurónios específicos, os investigadores conseguem ativar ou desativar estas células com breves impulsos de luz. O método, conhecido como optogenética, combina o direcionamento genético com o controlo ótico e transformou o estudo dos circuitos neurais.

As canalrodopsinas despolarizam os neurónios quando iluminadas com luz azul; as halorodopsinas e as bombas relacionadas hiperpolarizam-nos com luz amarela ou verde. Uma vez que as opsinas podem ser expressas sob promotores específicos de cada tipo celular, as populações definidas podem ser controladas com uma precisão de milissegundos, enquanto as células vizinhas permanecem inalteradas. As fibras óticas ou matrizes de micro-LEDs fornecem luz mesmo a estruturas profundas em animais em livre movimentação.

A optogenética tem sido utilizada para identificar circuitos suficientes para comportamentos específicos, testar a necessidade através do silenciamento e investigar os requisitos temporais dos códigos neurais. A aplicação clínica está a ser explorada para condições como a cegueira e certas perturbações do movimento. O poder da técnica reside na combinação de especificidade celular e alta resolução temporal.

Um único flash de luz pode agora revelar a contribuição causal de uma população neural precisamente definida.