Il Premio Nobel per la Fisiologia o Medicina 2026, assegnato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per le scoperte relative ai canali ionici attivati dalla luce e all’optogenetica, porta al centro dell’attenzione internazionale un tema che negli ultimi anni ha assunto un ruolo sempre più importante nelle neuroscienze: la possibilità di utilizzare la luce per interrogare il sistema nervoso.
L’optogenetica ha rappresentato una svolta perché ha permesso di controllare con elevata precisione l’attività di specifiche popolazioni cellulari attraverso proteine fotosensibili. Un approccio che ha aperto nuove possibilità per studiare la relazione tra attività neuronale, circuiti cerebrali e comportamento.
Ma l’optogenetica non è l’unico punto d’incontro tra luce e neuroscienze.
Da anni, infatti, differenti ambiti di ricerca studiano come specifiche caratteristiche della radiazione luminosa possano essere utilizzate per misurare fenomeni biologici, osservare indirettamente l’attività cerebrale o interagire con processi cellulari.
È fondamentale, tuttavia, non confondere questi approcci. Optogenetica, fotobiomodulazione e spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso sono tecnologie profondamente differenti, basate su principi e finalità diverse.
Dall’optogenetica alla fotobiomodulazione: meccanismi diversi
Nell’optogenetica la fotosensibilità delle cellule viene ottenuta mediante l’espressione di proteine sensibili alla luce, come opsine microbiche, che consentono di modificare l’attività elettrica cellulare quando illuminate con determinate lunghezze d’onda.
Nella fotobiomodulazione, invece, il principio è differente: si studiano le interazioni della luce, in particolare nelle bande del rosso e del vicino infrarosso, con componenti biologiche già presenti nei tessuti.
Uno dei meccanismi maggiormente studiati riguarda la citocromo c ossidasi (CCO), complesso IV della catena respiratoria mitocondriale. L’interazione della luce con cromofori cellulari è stata associata in letteratura a modificazioni dei processi bioenergetici, della produzione di ATP e di vie di segnalazione cellulare e redox.
La ricerca sui meccanismi della fotobiomodulazione, tuttavia, non si esaurisce nella citocromo c ossidasi. Negli ultimi anni sono stati studiati anche altri possibili fotoaccettori e meccanismi, compreso il coinvolgimento di proteine fotosensibili endogene appartenenti alla famiglia delle opsine, oltre a fenomeni legati all’acqua, ai canali ionici e ad altre vie di segnalazione cellulare.
È un campo ancora in evoluzione, nel quale è importante distinguere ciò che è consolidato da ciò che rappresenta un’ipotesi o un meccanismo ancora oggetto di ricerca.
La differenza rispetto all’optogenetica rimane sostanziale: nella fotobiomodulazione non è necessario rendere geneticamente fotosensibili specifiche popolazioni neuronali, ma si studia la risposta dei sistemi biologici alla luce e le possibili conseguenze cellulari e fisiologiche di tale interazione.
La luce può anche diventare uno strumento di misura
Esiste poi un altro utilizzo del vicino infrarosso nelle neuroscienze che ha finalità ancora differenti: la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso, o fNIRS.
In questo caso non utilizziamo la luce con l’obiettivo di modulare un processo biologico. La utilizziamo per misurare.
La fNIRS sfrutta le differenti caratteristiche di assorbimento della luce da parte dell’emoglobina ossigenata e deossigenata per rilevare variazioni emodinamiche corticali associate all’attività cerebrale.
È un principio completamente diverso sia dall’optogenetica sia dalla fotobiomodulazione, ma ancora una volta è la luce a permetterci di ottenere informazioni sul funzionamento del sistema nervoso.
Ed è forse questo uno degli aspetti più affascinanti del momento storico che stanno attraversando le neuroscienze: uno stesso fenomeno fisico può essere utilizzato con finalità radicalmente differenti.
La luce può attivare una proteina fotosensibile. Può interagire con cromofori e sistemi biologici endogeni. Può attraversare i tessuti e consentirci di ricavare informazioni sulle variazioni dell’ossigenazione cerebrale.
In ogni caso cambiano il meccanismo, la tecnologia, il livello di evidenza e le possibili applicazioni.
Dal 2018 studiare il vicino infrarosso applicato al cervello
Ho iniziato a occuparmi dell’impiego del vicino infrarosso nelle neuroscienze nel 2018. Il mio percorso di ricerca si è sviluppato tra fotobiomodulazione cerebrale, sviluppo tecnologico e utilizzo della spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso per lo studio delle variazioni emodinamiche associate all’attività corticale.
Sono inoltre co-inventrice e co-titolare di un brevetto relativo a una tecnologia NIR sviluppata in ambito neurologico.
Quando ho iniziato a lavorare in questo settore, parlare di luce applicata al cervello significava muoversi in un ambito ancora poco conosciuto al di fuori degli ambienti specialistici.
Per questo vedere oggi il massimo riconoscimento scientifico internazionale attribuito a scoperte che hanno reso possibile utilizzare la luce per interrogare l’attività neuronale ha per me un significato particolare.
Non perché l’optogenetica dimostri l’efficacia della fotobiomodulazione o di altre tecnologie basate sulla luce. Non lo fa.
E neppure perché queste metodiche possano essere considerate equivalenti. Non lo sono.
Il punto interessante è un altro.
Il Nobel 2026 mostra quanto possa essere fertile scientificamente studiare l’interazione tra luce e sistemi biologici, quando lo si fa attraverso domande precise, metodologie rigorose e meccanismi verificabili.
La luce non è una terapia: è un fenomeno fisico da comprendere
Parlare genericamente di “terapie con la luce” rischia quindi di essere riduttivo e, in alcuni casi, fuorviante.
Non esiste infatti un unico effetto biologico della luce.
Lunghezza d’onda, intensità, dose, modalità di somministrazione, durata dell’esposizione, caratteristiche del tessuto e bersaglio biologico possono determinare interazioni profondamente differenti.
Ed è proprio per questo che la ricerca deve continuare.
La storia dell’optogenetica dimostra come una conoscenza nata dalla ricerca di base possa, nel tempo, modificare radicalmente gli strumenti con cui osserviamo il cervello. È anche un invito a evitare scorciatoie: il fatto che tecnologie differenti utilizzino la luce non permette di trasferire automaticamente evidenze, meccanismi o risultati dall’una all’altra.
Per chi lavora tra neuroscienze e sviluppo tecnologico, il Nobel 2026 rappresenta quindi soprattutto uno stimolo a continuare a porre domande.
Perché probabilmente siamo ancora lontani dall’aver compreso fino in fondo tutti i modi in cui la luce può permetterci di osservare, interrogare e comprendere il cervello.
