Araştırmacılar, ışığa duyarlı iyon kanallarını veya pompalarını belirli nöronlara yerleştirerek, bu hücreleri kısa ışık darbeleriyle açıp kapatabiliyorlar. Optogenetik olarak bilinen bu yöntem, genetik hedeflemeyi optik kontrolle birleştiriyor ve sinir devrelerinin incelenmesinde devrim yarattı.

Kanalrodopsinler, mavi ışıkla aydınlatıldığında nöronları depolarize eder; halorhodopsinler ve ilgili pompalar ise sarı veya yeşil ışıkla hiperpolarize eder. Opsinler hücre tipine özgü promotörler altında ifade edilebildiğinden, tanımlanmış popülasyonlar milisaniyelik hassasiyetle kontrol edilebilirken, çevredeki hücreler etkilenmeden kalır. Optik fiberler veya mikro-LED dizileri, serbestçe hareket eden hayvanlarda bile derin yapılara ışık iletir.

Optogenetik, belirli davranışlar için yeterli devreleri tanımlamak, susturma yoluyla gerekliliği test etmek ve sinirsel kodların zamanlama gereksinimlerini araştırmak için kullanılmıştır. Körlük ve bazı hareket bozuklukları gibi durumlar için klinik uygulamaya yönelik araştırmalar yapılmaktadır. Tekniğin gücü, hücresel özgüllük ve yüksek zamansal çözünürlüğün birleşiminde yatmaktadır.

Artık tek bir ışık parlamasıyla, kesin olarak tanımlanmış bir sinir hücresi popülasyonunun nedensel katkısı ortaya çıkarılabiliyor.