Un fascio di luce può modificare l’attività di un neurone. Può attivarlo, interromperne il funzionamento o influenzare il comportamento di un animale. È il principio alla base dell’optogenetica, una delle innovazioni più importanti delle neuroscienze contemporanee, che quest’anno è valsa il premio Nobel per la Medicina a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel. La scoperta ha cambiato profondamente il modo di studiare il cervello. Per molto tempo i neuroscienziati hanno cercato di comprendere il funzionamento delle reti neuronali osservandone l’attività oppure intervenendo attraverso stimolazioni elettriche e sostanze farmacologiche. L’optogenetica ha introdotto una possibilità nuova: controllare con la luce specifiche popolazioni di cellule nervose, con una precisione spaziale e temporale prima difficilmente raggiungibile. All’origine di questa rivoluzione c’è un organismo apparentemente lontanissimo dall’essere umano: un’alga unicellulare, la Chlamydomonas reinhardtii. Alcune proteine presenti nella sua membrana, chiamate canalrodopsine, reagiscono alla luce modificando il passaggio di ioni attraverso la membrana cellulare. Introducendo i geni che codificano queste proteine nei neuroni, i ricercatori hanno reso possibile controllarne sperimentalmente l’attività mediante impulsi luminosi.
Quando vengono illuminate con luce di una determinata lunghezza d’onda, queste proteine aprono canali nella membrana cellulare, consentendo il passaggio di ioni e modificando il potenziale elettrico del neurone. È così possibile provocare l’attivazione di una cellula nervosa con una precisione temporale dell’ordine dei millisecondi. Parallelamente, si è ampliato anche lo spettro luminoso utilizzabile. Sono state sviluppate opsine sempre più rapide, sensibili e selettive, ciascuna con una diversa sensibilità alle varie lunghezze d’onda. In questo modo, facendo
