История началась с одноклеточной зелёной водоросли хламидомонады (известной многим по школьным учебникам биологии), которая обладает фототаксисом, то есть способна перемещаться в сторону источника света. В начале 1990-х первый из сегодняшних нобелиатов Петер Хегеман заметил, что реакция хламидомонады на свет возникает почти мгновенно, примерно через 0,5 мс. Он предположил, что за подобное поведение отвечает специальный белок, который одновременно и воспринимает свет, и работает как ионный канал. Подобного в то время не знали, так что гипотеза выглядела если не утопично, то близко к этому.
Разобраться помог следующий нобелиат, Георг Нагель. В икру лягушки он ввёл гены предполагаемых светочувствительных белков хламидомонады и показал, что они действительно оказываются в мембране клеток и открывают канал под действием света, пропуская ионы и генерируя электрический сигнал. Были описаны два белка: channelrhodopsin-1 (ChR1) и особенно важный для будущей оптогенетики channelrhodopsin-2 (ChR2). В 2003 году Хегеман и Нагель предложили использовать ChR2 для управления электрической активностью клеток при помощи света.
Оптогенетику определённо можно назвать революционным прорывом. Раньше нейроучёным можно было только видеть, что та или иная область мозга активна при определённом поведении. То есть исследования были наблюдательными. После нобелевского открытия можно было проводить и интервенционные, то есть экспериментальные работы. И выяснить, что произойдёт, если включить именно этот нейрон или группу нейронов. Или выключить. С помощью метода нашли цепочки нейронов, участвующие в восприятии боли, формировании чувства жажды, в пищевом поведении, в системе вознаграждения, в удержании внимания, в регуляции циркадных ритмов и в социальных реакциях. В одном из знаменитых экспериментов удалось реактивировать у мыши целый нейронный ансамбль, связанный с воспоминанием о страхе. Животное демонстрировало все признаки самого настоящего страха в абсолютно безопасной обстановке.
