Karl Deisseroth (Estados Unidos), Peter Hegemann (Alemania) y Georg Nagel (Alemania), fueron galardonados con el Premio Nobel en Medicina 2026, por crear la Optogenética: una forma de encender y apagar neuronas en el cerebro, usando luz con precisión de milisegundos.

El problema: El cerebro es el órgano más complejo de la biología. Está formado por neuronas de muchos tipos (excitadoras, inhibidoras y moduladoras), conectadas por redes entrelazadas y su actividad cambia en milisegundos. Además, neuronas vecinas suelen cumplir funciones opuestas o participar en conductas distintas, lo que hace muy difícil separar qué hace cada una.

Durante décadas, métodos como la electrofisiología, las lesiones, la farmacología y las imágenes permitieron establecer correlaciones: qué neuronas se activan cuando vemos, nos movemos o sentimos miedo. Pero no podían manipular un tipo específico de neurona dentro de un circuito intacto y en la escala de tiempo en que el cerebro trabaja en tiempo real. El reto central no era observar el cerebro, sino intervenir en él con la precisión suficiente para demostrar causas.

Francis Crick lo anticipó en 1979. Propuso que el método ideal sería activar o desactivar todas las neuronas de un solo tipo, dejando las demás casi intactas, y especuló que “la señal ideal sería la luz», una idea que él mismo consideraba «algo imposible» en ese momento.

Primeros pasos: Antes de las canalrodopsinas hubo esfuerzos valiosos. En 1971, Richard Fork estimuló neuronas de un molusco (Aplysia) con láser, y en 1983 Farber y Grinvald usaron colorantes fluorescentes en neuronas de sanguijuela; ambos enfoques se abandonaron porque los láseres intensos y los colorantes dañaban las células.

Después surgieron dos estrategias. La primera, de Gero Miesenböck, introducía varias proteínas del sistema visual de la mosca para volver sensibles a la luz neuronas que no lo eran. La segunda, de Isacoff, Kramer y Trauner, acoplaba interruptores químicos sensibles a la luz a canales iónicos. Ambas demostraron que era posible, pero eran lentas, complejas y requerían añadir sustancias externas al tejido. Quedó claro que la herramienta ideal debía ser una sola proteína, codificada de forma genética y capaz de convertir la luz en corriente eléctrica en milisegundos.

¿Cómo se logró?

– Una curiosidad sobre algas. Las algas verdes como Chlamydomonas nadan hacia la luz (fototaxis). Peter Hegemann estudió las corrientes eléctricas que generan al recibir luz y descubrió que aparecían en microsegundos, demasiado rápido para las cadenas de señales químicas habituales. Su conclusión fue que la proteína que detecta la luz y el canal por donde pasan los iones debían ser la misma estructura. Esto cambió la búsqueda: ya no era de rutas de señalización, sino de una molécula concreta.

– El descubrimiento clave (2002-2003). Hegemann identificó dos genes (Chop1 y Chop2) y se asoció con Georg Nagel, experto en canales iónicos, y con Ernst Bamberg. Expresaron los genes en ovocitos de rana (Xenopus) y demostraron que eran canales activados directamente por la luz. La canalrodopsina-1 dejaba pasar protones. La canalrodopsina-2 (ChR2), descrita en 2003, respondía a luz azul y era un canal no selectivo para cationes: al abrirse, dejaba entrar iones positivos y activaba a la célula. También funcionó en células humanas, y un fragmento de apenas 315 aminoácidos bastaba. 

– Llevarlo a las neuronas (2005). Karl Deisseroth, psiquiatra que empezaba su laboratorio en Stanford, usó un gen proporcionado por Nagel que incluía una proteína fluorescente para ver dónde se producía. Tras optimizar la entrega con lentivirus, logró expresión estable en neuronas de hipocampo sin toxicidad. Los registros eléctricos mostraron que pulsos de luz azul disparaban impulsos nerviosos con precisión de milisegundos, incluso a distintas frecuencias. Un detalle afortunado, observado por Nagel: no hacía falta añadir retinal externo, porque las neuronas ya tienen cantidades suficientes.

– Animales vivos (2007). Varios estudios independientes confirmaron el método en retina, médula espinal de embrión de pollo, el gusano C. elegans y larvas de mosca. Deisseroth dio el siguiente paso con una interfaz óptica de láseres y fibras ópticas que permitió iluminar zonas profundas del cerebro en animales despiertos. Al expresar canalrodopsina-2 en la corteza motora de ratones, lograron mover sus bigotes solo con luz. En 2006 Deisseroth y colegas habían acuñado el término «Optogenética».

¿Qué hemos aprendido gracias a la Optogenética?

– Sueño: activar neuronas de orexina en el hipotálamo aumenta la probabilidad de despertar, tanto del sueño profundo como del REM (Movimientos Oculares Rápidos), y el tiempo de despertar depende de la frecuencia de estimulación. Fue una de las primeras pruebas causales entre una población neuronal y una conducta.

– Memoria: el laboratorio de Susumu Tonegawa marcó las neuronas activas durante un episodio de miedo. Al reactivarlas con luz en un lugar neutro, los ratones mostraron miedo. Otro experimento creó un recuerdo falso: reactivaron neuronas de un lugar seguro mientras el ratón recibía un estímulo de miedo en otro sitio, y después el animal se congelaba en el lugar seguro.

– Ansiedad y miedo: activar la conexión de la amígdala basolateral a la central reduce la ansiedad, mientras que la que va al hipocampo ventral la aumenta. Esto muestra que las emociones se construyen con circuitos específicos.

– Conductas innatas: en el hipotálamo, estimular un mismo grupo de neuronas con intensidad produce desde interacción social hasta apareamiento y agresión.

Potenciales aplicaciones médicas de la optogenética

– Neurología y neuropsiquiatría: para el tratamiento del Parkinson, control de la epilepsia, manejo del dolor crónico y para el manejo de trastornos psiquiátricos.

– Oftalmología y restauración de la visión: para el tratamiento de la Retinitis Pigmentosa y la degeneración macular.

– Cardiología: para marcapasos ópticos y desfibrilación sin dolor.

– Otorrinolaringología: para uso de implantes cocleares ópticos.

– Endocrinología y control metabólico, para el tratamiento de la diabetes, diseñando células beta pancreáticas artificiales o modificadas que liberan insulina en respuesta a estímulos luminosos, ofreciendo un control extremadamente preciso de los niveles de glucosa en sangre de manera externa.

¿Por qué estos investigadores merecen el Premio Nobel?

Porque la Optogenética transformó la neurociencia de una disciplina que observaba y leía la actividad cerebral en una que puede «escribir» en ella. Permite establecer relaciones de causa y efecto entre circuitos definidos genéticamente y la conducta, la emoción y la cognición.

Cada galardonado aportó una pieza: Hegemann descubrió las canalrodopsinas en algas, Nagel demostró que eran canales activados por luz, y Deisseroth las llevó a neuronas de mamíferos y a animales vivos, abriendo el campo. El comité sitúa este avance en la línea de grandes métodos premiados con el Nobel, como la tinción de Golgi que permitió la doctrina neuronal (1906) y la técnica de Patch-clamp (1991). Una curiosidad sobre cómo nadan las algas terminó en un interruptor de luz para el cerebro.

Resumen del escrito: Scientific background 2026. Optogenetics. Discovery of a neuronal witch. Nobel Prize® is a registered trademark of the Nobel Foundation. Enlace: https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/advanced-medicineprize2026.pdf

Luis Edgardo Figueroa Montes, Médico patólogo clínico. Director de Medicina del Laboratorio