Vào ngày 5/10, ba nhà khoa học Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel đã được vinh danh nhờ những đóng góp đặt nền móng cho kỹ thuật di truyền quang học (optogenetics). Phương pháp này sử dụng ánh sáng để bật hoặc tắt hoạt động của các tế bào thần kinh, qua đó giúp giới nghiên cứu tìm hiểu cách não bộ kiểm soát ký ức, cảm xúc và hành vi.

Nền tảng của kỹ thuật bắt đầu từ nghiên cứu về một loài tảo đơn bào có tên Chlamydomonas. Loài tảo này có khả năng di chuyển về phía nguồn sáng, khiến ông Peter Hegemann quan tâm đến cơ chế giúp tế bào cảm nhận ánh sáng.

Đầu những năm 2000, Hegemann và Georg Nagel đã phát hiện một loại protein đáng chú ý mang tên channelrhodopsin. Protein này xuất hiện trên bề mặt tế bào tảo, vừa nhạy với ánh sáng vừa có khả năng tạo ra tín hiệu điện. Đặc tính này trở thành chìa khóa để kiểm soát hoạt động của tế bào bằng ánh sáng.

Ông Karl Deisseroth sau đó phát triển phát hiện trên thành một công cụ nghiên cứu thần kinh. Ông đưa gene mã hóa channelrhodopsin vào các tế bào thần kinh của chuột. Khi chiếu ánh sáng vào những tế bào này, các nhà nghiên cứu có thể kích hoạt chúng một cách có chọn lọc.

Khoảng năm 2007, Deisseroth và cộng sự đã sử dụng kỹ thuật này để điều khiển chuyển động của râu chuột. Thí nghiệm đánh dấu giai đoạn đầu của di truyền quang học và mở ra một phương pháp mới để nghiên cứu mối liên hệ giữa hoạt động của từng nhóm tế bào thần kinh với hành vi.

Điểm quan trọng của kỹ thuật nằm ở khả năng điều khiển chính xác các tế bào thần kinh mà không cần tác động đồng thời lên những tế bào lân cận. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể xác định nhóm tế bào nào tham gia vào một chức năng nhất định, đồng thời quan sát điều gì xảy ra khi nhóm tế bào đó được kích hoạt hoặc làm im lặng.

Từ khi ra đời, di truyền quang học đã được sử dụng để nghiên cứu nhiều mạng lưới thần kinh liên quan đến cảm giác đau, hành vi xã hội, cảm giác khát, ăn uống, hệ thống tưởng thưởng và sự chú ý. Phương pháp này cũng giúp giới nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về những mạng lưới thần kinh bị rối loạn trong các bệnh tâm thần và thần kinh.

Bà Andrea Benucci, giáo sư sinh học và tâm lý học thực nghiệm tại Đại học Queen Mary,London, cho rằng khả năng kích hoạt hoặc làm im lặng tế bào thần kinh bằng ánh sáng laser đã mở ra mức độ chính xác chưa từng có trong nghiên cứu não bộ.

Từ những hiểu biết này, các nhà khoa học kỳ vọng di truyền quang học có thể góp phần phát triển phương pháp điều trị mới đối với các bệnh như trầm cảm, lo âu, tâm thần phân liệt, Alzheimer và Parkinson.