Scienza

DIVUL-GO – Nobel Medicina 2026, cos’è l’optogenetica e come controlla i neuroni con la luce

Il Premio Nobel per la Fisiologia o Medicina 2026 è stato assegnato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per le scoperte che hanno portato allo sviluppo dell’optogenetica, una tecnologia che permette di controllare con la luce l’attività di cellule specifiche.

Applicata alle neuroscienze, significa poter intervenire su determinati neuroni con grande precisione temporale. Ma per capire come siamo arrivati ad accendere un neurone con la luce bisogna partire molto lontano dal cervello umano: da una minuscola alga verde.

Una piccola alga, una grande intuizione

Si chiama Chlamydomonas reinhardtii. È un organismo unicellulare capace di percepire la luce e orientarsi nell’ambiente anche grazie a proteine fotosensibili chiamate channelrhodopsin.

Hegemann e Nagel hanno contribuito a identificare e caratterizzare queste proteine. Tra loro c’è la Channelrhodopsin-2, o ChR2: un canale ionico di membrana sensibile alla luce blu. Quando assorbe luce, cambia conformazione e permette agli ioni di attraversare la membrana, modificando il potenziale elettrico della cellula.

La domanda è diventata allora inevitabile: se questo meccanismo funziona in un’alga, possiamo usarlo anche in un neurone?

Quando un neurone diventa sensibile alla luce

Deisseroth e i suoi collaboratori hanno mostrato che si può introdurre nei neuroni il gene che contiene le istruzioni per produrre ChR2. Le cellule iniziano così a esprimere la proteina e diventano sensibili alla luce.

Quando ricevono la lunghezza d’onda adatta, i canali si aprono, gli ioni attraversano la membrana e il potenziale elettrico del neurone cambia fino a poter innescare un potenziale d’azione. La luce diventa così una sorta di interruttore biologico. Ed è dall’incontro tra ottica e genetica che nasce il nome optogenetica.

Dall’osservazione alla causa

Il salto più importante non consiste soltanto nell’attivare un neurone. Il cervello contiene miliardi di cellule collegate in reti fittissime: osservare che alcuni neuroni si attivano durante un ricordo, un movimento o un’emozione non basta a dimostrare che siano proprio loro a produrre quel fenomeno.

Con l’optogenetica la domanda cambia: non soltanto “quali neuroni si attivano?”, ma anche “che cosa accade se attivo proprio questi?”. È il passaggio dall’osservazione alla possibilità di studiare sperimentalmente i rapporti di causa ed effetto.

Una cassetta degli attrezzi fatta di luce

La ChR2 è uno degli strumenti simbolo dell’optogenetica, ma non è l’unico. Oggi vengono utilizzate diverse opsine: alcune favoriscono l’attivazione cellulare, altre possono ridurla, altre ancora rispondono a differenti lunghezze d’onda.

Questo permette ai ricercatori di modulare popolazioni cellulari definite con grande precisione e di studiare circuiti coinvolti nel movimento, nella memoria, nelle emozioni e nel comportamento. Non significa che basti illuminare dall’esterno la testa di qualcuno per controllarne il cervello: bisogna rendere specifiche cellule fotosensibili e portare la luce nel punto giusto.

Accendere la luce per capire il cervello

Forse il fascino più profondo dell’optogenetica sta proprio nel percorso che ci ha portati fin qui. Per comprendere meglio uno degli oggetti più complessi che conosciamo, il cervello, siamo partiti da una minuscola alga capace di seguire la luce. Abbiamo studiato le sue proteine e trasformato quella capacità in uno strumento per interrogare noi stessi.

A volte la scienza percorre strade imprevedibili. E a volte, per capire che cosa accade nella nostra testa, bisogna davvero accendere la luce.

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