Si può controllare il cervello con un fascio di luce? È la domanda che ha aperto la strada all'optogenetica, che ha valso il Nobel per la Medicina 2026 a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel. Grazie a questa tecnologia, oggi possiamo esplorare il cervello utilizzando impulsi luminosi che attivano proteine capaci di “accendere” o “spegnere” specifiche cellule nervose, come veri e propri interruttori biologici.

Per capire da dove nasce questa scoperta, bisogna partire da un organismo molto semplice: Chlamydomonas reinhardtii, un’alga unicellulare che nuota grazie a due flagelli e sfrutta la luce per orientare i propri movimenti. All'inizio degli anni Duemila, Hegemann e Nagel contribuirono a identificare e caratterizzare una proteina-canale fotosensibile presente sulla membrana cellulare, chiamata canalrodopsina. Quando viene colpita dalla luce blu, questa proteina si apre e lascia passare particelle cariche, generando un segnale elettrico nella cellula. Hegemann fu tra i primi a misurare queste correnti elettriche, osservando come fossero in grado di modificare in una frazione di secondo il movimento dei flagelli.

E se quella stessa proteina funzionasse anche nei neuroni? La risposta arrivò nel 2005, in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience. Inserendo il gene della canalrodopsina nelle cellule nervose e illuminandole con luce blu, il gruppo di Deisseroth riuscì a controllarne l’attività con una precisione dell’ordine dei millisecondi. Per la prima volta, venne dimostrato che la canalrodopsina poteva essere utilizzata per “accendere” neuroni selezionati grazie alla luce. Pochi mesi dopo, in uno studio pubblicato su Current Biology, Nagel e colleghi dimostrarono che la tecnica funzionava anche in un organismo vivente. Nel verme Caenorhabditis elegans, infatti, l’attivazione della canalrodopsina mediata dalla luce era in grado di controllare neuroni e muscoli, modificandone il comportamento.

Nasceva così l’optogenetica, una parola che unisce “ottica” e “genetica”. Fino ad allora gli scienziati potevano osservare quali neuroni si attivavano durante un determinato fenomeno, senza sapere con certezza se ne fossero la causa o una conseguenza. Grazie all’optogenetica, divenne possibile attivare o disattivare gruppi specifici di cellule nervose e studiarne gli effetti sul funzionamento del cervello.

Nel 2007, il gruppo di Deisseroth pubblicò sulla rivista Nature uno studio in cui questa strategia veniva applicata a un modello sperimentale del ciclo sonno-veglia. Illuminando i neuroni dell’ipotalamo produttori di ipocretina, una molecola coinvolta nella regolazione della veglia, i ricercatori dimostrarono il ruolo diretto di queste cellule nei processi di risveglio. Si apriva così una nuova fase nello studio dei circuiti cerebrali coinvolti nel sonno, nella memoria, nelle emozioni e in diverse condizioni neurologiche e psichiatriche. Negli anni successivi, queste ricerche contribuirono a identificare nuovi meccanismi biologici coinvolti nelle malattie e suggerirono nuove applicazioni dell’optogenetica, anche nel campo delle patologie della retina.

Questo Nobel testimonia l’importanza della ricerca di base. Dall’osservazione di un'alga unicellulare è nato uno strumento capace di esplorare il cervello come mai prima d'ora. Per la scuola è un'occasione per riflettere sul valore della ricerca scientifica di base, mossa dalla curiosità e dal desiderio di comprendere i fenomeni che ci circondano. È anche un modo per capire come procede la scienza: per piccoli passi, facendo avanzare la conoscenza grazie al lavoro condiviso della comunità internazionale. Raccontare i Premi Nobel significa portare in classe le frontiere della ricerca e avvicinare studenti e studentesse alla scienza contemporanea.