زمانیکه اپتوژنتیک کمی بیش از یک دهه پیش وارد صحنه شد، ابزار قدرتمندی را به جعبه ابزارهای دانشمندان علوم اعصاب اضافه کرد. محققان بجای اینکه تنها فعالیت ثبت شده مغزی را با رفتارها مرتبط سازند، می‌توانند انواع مختلف سلولها را بمنظور دست یابی به عملکرد بخصوصی کنترل کنند. کانالهای یونی حساس به نوری (اپسین‌ها) که وارد سلولها شدند، این اجازه را دادند تا فعالیت عصبی با فشردن یک کلید کنترل شود.
مقاله مرتبط: ابزار اپتوژنتیک جدید برای کنترل پیام رسانی عصبی توسط نور آبی
با این وجود، ادوارد بویدن از دانشگاه MIT می‌گوید دقت بیشتری مورد نیاز است. رویکردهای اخیر، دقت زمانی را در حد میلی ثانیه فراهم کرده است که این کانالها را بعنوان ابزار مناسبی برای کنترل فعالیت میلی ثانیه‌ای نورونها، مبدل ساخته است. او اذعان دارد: “بسیاری از مطالعات اپتوژنتیک شامل فعال سازی یا غیر فعال کردن یک مجموعه کامل از نورونها می‌شود؛ ولی مشکل اینجا است که مغز بدین طریق فعالیت نمی‌کند. نورونها مجاور هم می‌توانند اعمال کاملا متفاوتی انجام دهند. پس اکنون نیازی مبنی بر اپتوژنتیک تک سلولی وجود دارد”.
روشهای درخشان کردن (سلولها) مانند تحریک دو پروتونی با هولوگرافی بر پایه کامپیوتر (روشی برای طراحی دقیق نور در فضای سه بعدی)، نور را قادر می‌سازد تا به قدری متمرکز شود که تنها یک سلول را مورد هدف قرار دهد. ولی با این حال، بویدن می‌گوید اگر اجسام سلولی مورد هدف در مجاورت دندریتها یا آکسونهای سلولهای بیان کننده اپسین قرار داشته باشند، آنها هم فعال خواهند شد.
بمنظور جلوگیری از این رخداد، تیم ادوارد بویدن، یک چنل رودوپسین حساس به نور را به یک گیرنده که تنها در اجسام سلولی نورونها قرار دارد، متصل کردند. با اتخاذ این رویکرد، احتمال اصابت پرتوی لیزر تها به یک سلول بسیار بالا است. رابرت سینگر از کالج پزشکی Albert Einstein نیویورک و مرکز تحقیقات Janelia در ویرجینیا که خود در این پروژه شرکت نداشت، می‌گوید: “این روش، بحث و جدل بر روی تحریک سلولهای مجاور را برطرف می‌سازد”.
سینگر می‌افزاید: “این روش تمرکز اپسین (در اجسام سلولی)، به خودی خود جدید نیست و دیگر محققان قبلا رویکرد مشابهی اتخاذ کرده‌اند. چیزی که جدید است، ترکیب تمرکز (اپسین) با یک چنل‌رودوپسین جدید است”. تیم بویدن، از پروتئینی که اخیرا کشف شده و تحریک نوری با طول موج و انرژی کمتر در مقایسه با دیگر چنل‌رودوپیسنهای مرسوم نیاز دارد، استفاده کرده است. در نتیجه، تحریک (نورون) سریعتر و قابل پیش‌بینی‌تر بود که دقت رمانی را به میلی ثانیه افزایش می‌داد.
بویدن اذعان دارد: “نورونهای مغزی با دقت میلی ثانیه تحریک می‌شوند”. اکنون، یک تکنیک اپتوژنتیک تک سلولی برای انطباق با این ویژگی، وجود دارد.
