El método combina genética y luz para activar o inhibir grupos específicos de células nerviosas en cuestión de milisegundos. Su desarrollo fue reconocido con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026.
La posibilidad de controlar la actividad de determinadas neuronas mediante pulsos de luz transformó la manera en que la ciencia estudia el cerebro. Esa herramienta, conocida como optogenética, permite intervenir sobre circuitos neuronales específicos y analizar su relación con procesos como la memoria, el movimiento, el sueño y la percepción.
El desarrollo de esta tecnología fue reconocido este lunes con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026, otorgado a Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel por los descubrimientos que hicieron posible utilizar la luz para controlar células nerviosas.
Durante décadas, los investigadores podían registrar la actividad cerebral o estimular regiones completas, pero tenían dificultades para determinar qué células concretas estaban involucradas en una determinada función. La optogenética permitió avanzar sobre ese problema al ofrecer un nivel de precisión mucho mayor.
Cómo funciona la optogenética
La técnica combina herramientas de genética, biología molecular, óptica y neurociencia.
El procedimiento consiste en introducir en determinadas células genes que producen proteínas sensibles a la luz, conocidas como opsinas. Una vez que estas proteínas están presentes en las neuronas, la exposición a una determinada longitud de onda puede modificar su actividad.
Algunas opsinas permiten activar una neurona, mientras que otras pueden utilizarse para inhibirla. La respuesta ocurre en escalas de tiempo muy pequeñas, de apenas milisegundos, lo que permite estudiar los circuitos neuronales con una precisión que otras técnicas no alcanzaban.
Para llevar la luz hasta las células seleccionadas, los investigadores pueden utilizar fibras ópticas, dispositivos LED u otros sistemas de iluminación diseñados para llegar a determinadas zonas del organismo.
La clave está en que la modificación genética determina qué células responderán a la luz. De esta manera, es posible estudiar un grupo específico de neuronas sin estimular al mismo tiempo todas las células que se encuentran alrededor.
El descubrimiento que abrió el camino
Los primeros pasos de la optogenética surgieron a partir del estudio de microorganismos que utilizan la luz para regular el movimiento de iones a través de sus membranas.
A comienzos de los años 2000, Peter Hegemann y Georg Nagel estudiaron proteínas presentes en organismos unicelulares, entre ellas la canalrodopsina, capaz de abrir un canal para el paso de iones cuando recibe luz azul.
Posteriormente, Karl Deisseroth llevó ese mecanismo al campo de la neurociencia. En 2005 consiguió introducir el gen de una proteína sensible a la luz en neuronas de rata y activarlas mediante pulsos luminosos. Más adelante, el procedimiento fue aplicado en cerebros de animales vivos.
El avance permitió pasar de observar la actividad cerebral a intervenir directamente sobre circuitos específicos y comprobar qué ocurre cuando se los activa o se los inhibe.
Qué relación tiene con la memoria
Uno de los campos en los que la optogenética permitió realizar avances importantes es el estudio de la memoria.
Investigaciones realizadas en ratones utilizaron la técnica para intervenir sobre determinados circuitos cerebrales durante el sueño. Los científicos pudieron estudiar señales eléctricas relacionadas con la transferencia de información entre el hipocampo y la neocorteza, regiones fundamentales para la formación y consolidación de recuerdos.
En algunos experimentos, la estimulación de determinados circuitos durante momentos específicos del sueño permitió que los animales conservaran recuerdos durante más tiempo.
Estos resultados ayudan a comprender mejor cómo se almacenan y recuperan los recuerdos, aunque se trata de investigaciones preclínicas. No significa que la optogenética pueda utilizarse actualmente para mejorar la memoria en seres humanos.
El Alzheimer, otro de los campos de investigación
La técnica también es utilizada para estudiar enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
En modelos animales, los investigadores pueden activar o inhibir circuitos relacionados con la memoria y analizar cómo responden frente a alteraciones características de la enfermedad.
También se estudian los cambios en determinados ritmos cerebrales, como las ondas theta y gamma, que están vinculados con distintos procesos cognitivos.
Algunos experimentos realizados en ratones lograron modificar estas oscilaciones y observar mejoras parciales en determinadas funciones de memoria. Sin embargo, estos resultados todavía pertenecen al ámbito experimental y no demuestran que exista un tratamiento efectivo para el Alzheimer en personas.
Además, llevar esta tecnología al cerebro humano presenta importantes dificultades: sería necesario introducir los genes adecuados en las células correctas y conseguir que la luz llegue a regiones profundas del cerebro de manera segura.
La retina, una de las aplicaciones con mayor desarrollo
Una de las áreas donde la optogenética se encuentra más cerca de posibles aplicaciones clínicas es la retina.
En enfermedades como la retinosis pigmentaria, determinadas células encargadas de captar la luz se deterioran progresivamente. Sin embargo, otras células de la retina pueden conservar parte de su funcionamiento.
La estrategia consiste en introducir opsinas en esas células para que puedan responder a la luz y transmitir señales hacia el cerebro.
Algunos desarrollos experimentales combinan esta terapia génica con gafas equipadas con cámaras, capaces de transformar la información visual captada por el dispositivo en estímulos luminosos.
Los resultados obtenidos hasta ahora son limitados: en algunos casos se consiguió mejorar la capacidad para detectar objetos, contrastes o desplazarse en determinados entornos, pero no se trata de una recuperación completa de la visión.
Una herramienta que también estudia el movimiento, el sueño y el dolor
El alcance de la optogenética va mucho más allá de la memoria. La herramienta también se utiliza para investigar los mecanismos relacionados con el dolor, la ansiedad, las adicciones, el sueño, el movimiento y enfermedades neurológicas como el Parkinson.
Su principal aporte es permitir que los científicos establezcan con mayor precisión una relación entre la actividad de un determinado circuito neuronal y una conducta o función del organismo.
Sin embargo, todavía existen importantes limitaciones para trasladar la técnica del laboratorio a tratamientos médicos. Muchas aplicaciones requieren modificar genéticamente las células y utilizar dispositivos capaces de llevar luz hasta zonas específicas del organismo.
Por eso, la mayor parte de los avances continúa concentrada en estudios con animales, mientras que las aplicaciones en seres humanos todavía se encuentran en etapas experimentales.
El Nobel concedido a Deisseroth, Hegemann y Nagel reconoce justamente ese cambio de paradigma: una tecnología que permitió pasar de observar el cerebro a manipular circuitos neuronales específicos y estudiar, con una precisión inédita, cómo funcionan.
