Вводя светочувствительные ионные каналы или насосы в определенные нейроны, исследователи могут включать или выключать эти клетки с помощью коротких световых импульсов. Этот метод, известный как оптогенетика, сочетает генетическое воздействие с оптическим управлением и произвел революцию в изучении нейронных цепей.

Каналородопсины деполяризуют нейроны при освещении синим светом; галородопсины и родственные им насосы гиперполяризуют их желтым или зеленым светом. Поскольку опсины могут экспрессироваться под контролем клеточно-специфических промоторов, можно контролировать определенные популяции с миллисекундной точностью, в то время как окружающие клетки остаются неизмененными. Оптические волокна или микросветодиодные матрицы доставляют свет даже в глубокие структуры у свободно перемещающихся животных.

Оптогенетика используется для идентификации нейронных цепей, достаточных для выполнения определенных поведенческих реакций, для проверки необходимости путем подавления активности, а также для исследования временных требований нейронных кодов. Клиническое применение этого метода изучается при таких состояниях, как слепота и некоторые двигательные расстройства. Сила метода заключается в сочетании клеточной специфичности и высокого временного разрешения.

Теперь даже одна вспышка света может выявить причинно-следственный вклад точно определенной популяции нейронов.