Om in kaart te brengen hoe een levend brein ‘van binnen’ werkt, hebben onderzoekers allerlei soorten sondes gebruikt, eerst simpele elektroden en later geavanceerde multi-elektrode-arrays. Niet lang geleden zijn onderzoekers begonnen de hersenfuncties van proefdieren te onderzoeken met behulp van licht; dit relatief nieuwe onderzoeksterrein wordt optogenetics genoemd. Het licht dat van optische sonde afkomstig is, kan genetisch gemodificeerde neuronen in de hersenen stimuleren zodat de functie ervan in kaart kan worden gebracht.
Maar ook optische sondes hebben beperkingen. Het licht dat wordt gebruikt om ze te exciteren kan teveel neuronen tegelijk verlichten, waardoor het moeilijk is specifieke groepen neuronen te stimuleren.
Onderzoekers aan het California Institute of Technology (Caltech) hebben nu echter een nieuw type optische hersensonde ontwikkeld op basis van nanotechnologie en dezelfde optiche communicatietechnieken die wordt gebruikt om wereldwijd internet-data te transporteren. Deze uiterst dunne sondes op basis van silicium kunnen licht diep in de hersenen van proefdieren sturen en exact bepaalde groepen neuronen stimuleren die waarneming, gedrag en lichaamsfuncties regelen.
De genetische modificatie van neuronen houdt in dat ze specifieke eiwitten produceren. Zo kunnen neuronen die channelrhodopsine produceren met blauw licht worden beïnvloed, en neuronen die halorhodopsine produceren met geel licht.