Usare la luce per accendere e spegnere i neuroni, osservare come nasce un movimento, un ricordo o una paura e, in prospettiva, provare persino a restituire la vista. Sembra fantascienza, ma è il risultato di una ricerca iniziata studiando una piccola alga verde. Il Nobel per la Medicina 2026 premia proprio questa rivoluzione: l’optogenetica, una delle tecniche che più stanno cambiando il nostro modo di comprendere il cervello.
Il Premio Nobel per la Fisiologia o Medicina 2026 è stato assegnato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per le loro scoperte sui canali ionici sensibili alla luce e per lo sviluppo dell’optogenetica, una tecnica che ha cambiato profondamente il modo in cui gli scienziati studiano il cervello.
Il principio, almeno in apparenza, è sorprendentemente semplice: usare la luce per accendere o spegnere specifiche cellule nervose nel cervello vivente.
Dietro questa possibilità ci sono decenni di ricerca e una storia che comincia molto lontano dai laboratori di neuroscienze, con una piccola alga verde chiamata Chlamydomonas. Peter Hegemann studiava il modo in cui questo organismo riusciva a orientarsi e nuotare verso la luce. Scoprì che l’alga possiede proteine fotosensibili capaci di trasformare quasi istantaneamente uno stimolo luminoso in un segnale elettrico.
Insieme a Georg Nagel identificò alcune di queste proteine, chiamate channelrhodopsine. Gli esperimenti mostrarono che, quando vengono illuminate con luce blu, le channelrhodopsine aprono dei canali attraverso la membrana cellulare, permettendo il passaggio di particelle cariche, gli ioni, e generando così un impulso elettrico. Era un meccanismo biologico apparentemente circoscritto a un microrganismo. Ma le sue potenzialità erano enormi.
Hegemann e Nagel dimostrarono che introducendo nelle cellule di altri organismi le istruzioni genetiche necessarie per produrre queste proteine era possibile rendere anche quelle cellule sensibili alla luce. Karl Deisseroth portò l’intuizione dentro il cervello. Il suo gruppo dimostrò che inserendo il gene di una channelrhodopsina nei neuroni dei mammiferi era possibile controllarne l’attività attraverso impulsi luminosi. Applicando la tecnica alle cellule nervose della corteccia motoria dei topi, i ricercatori riuscirono, attraverso sottilissime fibre ottiche inserite nel cervello, ad attivare determinati neuroni e provocare il movimento dei baffi degli animali.
Nasceva così l’optogenetica moderna. La portata della scoperta va ben oltre la possibilità di provocare un singolo movimento. Per decenni gli studiosi hanno osservato il cervello attraverso immagini anatomiche, registrazioni dell’attività elettrica e correlazioni tra determinate aree cerebrali e determinati comportamenti. L’optogenetica permette invece di intervenire direttamente su gruppi specifici di cellule e verificare cosa accade. In altre parole, consente di passare dalla correlazione alla relazione di causa ed effetto. Attivando o disattivando selettivamente determinati neuroni, gli scienziati possono cercare di capire quali circuiti controllano un movimento, quali partecipano alla formazione di un ricordo, quali intervengono nella paura, nelle emozioni o in determinati comportamenti. Esperimenti successivi sui topi hanno permesso, per esempio, di identificare reti neuronali coinvolte nella formazione e nel richiamo dei ricordi legati alla paura. Lo stesso approccio viene utilizzato per studiare i circuiti cerebrali interessati da epilessia, dipendenze, demenze e altre patologie neurologiche.
Il cervello resta l’organo più complesso che conosciamo e gran parte del suo funzionamento è ancora da comprendere. L’optogenetica ha però messo a disposizione della ricerca uno strumento completamente nuovo: una sorta di microscopico interruttore biologico attraverso cui interrogare direttamente i circuiti neuronali. La ricerca ha iniziato inoltre a uscire dai laboratori. Una delle applicazioni più significative riguarda il tentativo di restituire almeno parzialmente la vista a persone colpite da retinite pigmentosa, una malattia degenerativa che distrugge progressivamente le cellule fotosensibili della retina. In uno studio sperimentale, le istruzioni genetiche necessarie alla produzione di una channelrhodopsina sono state trasferite, attraverso un vettore virale modificato, nelle cellule gangliari della retina di un paziente non vedente. Quelle cellule sono state così rese sensibili alla luce. Il paziente è stato poi dotato di speciali occhiali capaci di acquisire immagini dell’ambiente circostante e trasformarle in impulsi luminosi proiettati sulla retina. Il sistema ha consentito il recupero parziale di alcune capacità visive.
È ancora ricerca sperimentale, ma rappresenta uno degli esempi più concreti di come una scoperta nata dallo studio del comportamento di un’alga possa arrivare, molti anni dopo, fino alla medicina umana.
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