Che cos'è l'optogenetica, la tecnica che comanda i neuroni con la luce

AGI - Il Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2026 è stato assegnato a Peter Hegemann, Georg Nagel e Karl Deisseroth per l'optogenetica, la tecnica che permette di controllare con la luce l'attività di specifiche cellule nervose e di studiare nel cervello vivente i circuiti alla base di memoria, emozioni e comportamenti. La scoperta ha aperto, secondo il Comitato Nobel, una nuova era nelle neuroscienze.

All'origine della tecnica c'è una piccola alga unicellulare, Chlamydomonas. Peter Hegemann cercava di comprendere come fosse capace di orientarsi e nuotare verso una fonte luminosa. All'inizio degli anni Duemila, insieme a Georg Nagel, individuo' una proteina dalle proprietà particolari, la channelrhodopsin, presente sulla superficie della cellula. Quando viene colpita dalla luce blu, la proteina apre un canale attraverso la membrana cellulare consentendo il passaggio di ioni carichi e generando cosi' un impulso elettrico. Hegemann e Nagel dimostrarono inoltre che la channelrhodopsin poteva rendere sensibili alla luce anche altri tipi di cellule nelle quali veniva introduced.

Il passaggio decisivo verso le neuroscienze arrivo' con Karl Deisseroth, che introdusse il gene della channelrhodopsin nelle cellule nervose di ratto. Illuminandole con luce blu riusci' ad attivare un segnale nervoso. Il risultato venne pubblicato nel 2005 e, due anni più tardi, Deisseroth riusci' a utilizzare questo "interruttore" controllato dalla luce anche nel cervello di topi vivi. Da questi esperimenti è nata l'optogenetica.

Come funziona l'optogenetica

La tecnica consente di attivare o controllare popolazioni selezionate di neuroni con grande precisione e quindi di verificare il loro ruolo nei circuiti cerebrali. Prima del suo sviluppo, gli strumenti disponibili permettevano di associare determinate aree del cervello a funzioni specifiche, ma rendevano molto più difficile dimostrare direttamente i rapporti causali.

"L'optogenetica offre opportunità di mappare il cervello in un modo che un tempo potevamo soltanto sognare", afferma Per Svenningsson, presidente del Comitato Nobel per la Fisiologia o la Medicina.

L'impiego dell'optogenetica si è rapidamente diffuso nei laboratori di tutto il mondo. I ricercatori hanno potuto identificare circuiti neuronali coinvolti in specifici ricordi, emozioni e comportamenti e studiare meccanismi rilevanti per diverse malattie neurologiche e psichiatriche. Le applicazioni stanno raggiungendo anche la ricerca clinica. L'optogenetica viene sperimentata, tra l'altro, nel tentativo di restituire capacità visive a persone con deficit della vista. Il principio nato dallo studio di come un'alga cerca la luce è diventato cosi' uno degli strumenti più potenti per cercare di comprendere come funziona il cervello.