الکتروفیزیولوژی به عنوان روش استاندارد بررسی سیگنال‌های عصبی با چالش نسل جدیدی از کاوشگرهای نوری روبروست. تلفیق این کاوشگرهای نوری با نوع جدیدی از میکروسکوپ به ما امکان می‌دهد تا سیگنال‌های نورونی را با دقت فضائی و زمانی بالا اندازه گیری و ویژگی‌های ژنتیکی آن‌ را به کنترل درآوریم.  پیشبینی می‌شود که در آینده نزدیک فوتون جایگزین الکترون در مطالعه فعالیت‌های نورونی شود.

به ویژه، آنکه از این فناوری می‌توان در تحریک هدفمند و مهار تجمعات نورونی خاص استفاده کرد. گرچه استفاده از الکتروفیزیولوژی

برای مطالعه کانال‌ها، سلول‌ها و مدارهای عصبی هنوز مورد نیاز است، ولی ترکیب الکتروفیزیولوژی با نور می‌تواند به نتایج جدیدی در حوزه علوم اعصاب بینجامد. در حال حاضر، اپتوژنتیک به عنوان ابزار نوری مطالعۀ سامانه‌های عصبی توسعه یافته است. در این فناوری، الکترود فلزی با باریکه‌ای از نور لیزر  جایگزین می‌‍شود.

نورون‌ها برای ارتباط با هم و انتقال پیام‌های عصبی، از سیگنال استفاده می‌کنند که می‌تواند الکتریکی یا شیمیایی باشد. سؤال این است که آیا امکان ایجاد پتانسل عمل از طریق تابش نور وجود دارد؟ اپتوژنتیک، فناوری جدیدی برپایه علوم مهندسی ژنتیک و نور است، به طوری که می‌توان از نور برای کنترل فعالیت نورون‌ها استفاده کرد. برای این منظور لازم است مجاری یونی حساس به نور در سامانه عصبی ایجاد کرد تا با تابش نوری با مشخصات خاص بتوان مجرای یونی و نتیجتاً نورون خاصی را فعال و یا غیرفعال ساخت. باز شدن مجرای یونی چانلروداپسین  را نشان می‌دهد. تابش نور لیزر با طول موج آبی منجر به تغییر ساختار پروتئین، باز شدن مجرای یونی، عبور یون سدیم از آن و تولید سیگنال عصبی می‌شود.

استفاده از فناوری اپتوژنتیک برای مطالعات عصبی نیازمند تمهید مقدماتی از قبیل انتخاب اپسی ، انتقال اپسین به سامانه عصبی حیوانات تراریخته یا از طریق بسته بندی ویروس ژن اپسینی و تزریق آن در ناحیه مورد نظر مغز، طراحی و ساخت ابزارهای انتقال نور به ناحیه حامل ژن اپسینی است.

نقش اپتوژنتیک در تحریک و مهار فعالیت نورونی و استفاده بالینی از آن برای سلامت انسان می‌تواند حائز اهمیت باشد، زیرا بسیاری از بیماری‌های اعصاب و روان به دلیل فعالیت غیرعادی نورون‌ها پدید می‌آید. توسعه فناوری اپتوژنتیک می‌تواند در درمان ناشنوایی، نارسایی‌های قلبی و کنترل قند خون بیماران دیابتی نوید بخش باشد. اپتوژنتیک همچنین می‌تواند برای درمان پارکینسون نیز به کار رود و تا به حال در مدل حیوانی مبتلا به پارکینسون از آن استفاده شده است.

*عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی