Med hjälp av tekniken har det blivit undersöka vilka nervkretsar som reglerar specifika minnen, känslor, beteenden och olika särdrag som är inblandade i exempelvis psykiatriska diagnoser, skriver Nobelförsamlingen i ett pressmeddelande.
Området kallas för optogenetik och används i dag inom flera forskningsområden. Förutom att hjärnforskningen har revolutionerats så används tekniken av forskare som bland annat försöker återskapa synförmågan hos blinda.
– Optogenetiken har gett oss möjligheter att kartlägga hjärnan på ett sätt som vi tidigare bara kunde drömma om, säger Per Svenningsson, ordförande i Nobelkommittén för fysiologi eller medicin i ett uttalande.
Det hela började med att Peter Hegemann på 1990-talet funderade över hur det är möjligt för den encelliga grönalgen Chlamydomonas att reagera på solens strålar för att kunna röra sig åt rätt håll.
Reaktionen i algens så kallade ögonfläck sker dessutom blixtsnabbt, på bara en halv millisekund. Det är minst tjugo gånger snabbare än signaleringen från det mänskliga ögat.
Tillsammans med Georg Nagel kunde han i början av 2000-talet identifiera en typ av protein som fick namnet channelrhodopsin. Det reagerar på blått ljus på ett sätt som kan ge upphov till en elektrisk impuls.
Några år senare lyckades Karl Deisseroth föra in genen för channelrhodopsin i hjärnceller hos råttor. På så vis skapade han ett slags ljusstyrda strömbrytare, som kan reglera specifika delar av hjärnan.
Efter hand upptäckte forskarna fler proteiner som både kan stänga av och slå på hjärnceller, och som reagerar på olika våglängder av ljus. Genom att föra in gener för dessa proteiner i råtthjärnan kan olika funktioner styras och studeras med hjälp av en tunn optisk fiber som förs in via ett hål i kraniet.
Detta har banat väg för mycket avancerade experiment.
”Med optogenetiken har vår bild av hjärnan förändrats i grunden. För varje dag som går skapas ny kunskap som bidrar till att lösa ett av mänsklighetens största mysterier: hur vår enastående hjärna fungerar”, skriver Nobelförsamlingen i pressmeddelandet.
– Forskare har kunnat fastställa kopplingar mellan specifika nervkretsar i hjärnan och en mängd olika komplexa beteenden, allt från omvårdnad hos föräldrar och aggression, till ångest och rädsla, säger Abdel El Manira, professor i neurovetenskap vid Karolinska institutet och ledamot i Nobelkommittén för fysiologi eller medicin.
Prissumman på 12 miljoner svenska kronor delas lika mellan pristagarna.
Fakta.Årets mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin
Karl Deisseroth
Född 1971. Doktorerade 1998 och avlade läkarexamen 2000 vid Stanford University i USA. Professor i bioteknik och i psykiatri och beteendevetenskap vid Howard Hughes Medical Institute och Stanford
University.
Peter Hegemann
Född 1954. Doktorerade 1984 vid Max-Planck-institutet för biokemi i Martinsried i Tyskland, där de prisbelönade upptäckterna gjordes.
Professor i neurovetenskap vid Humboldtuniversitetet i Berling i Tyskland.
Georg Nagel
Född 1953. Doktorerade 1988 vid universitetet i Frankfurt i Tyskland.
Professor i molekylär växtfysiologi vid universitetet i Würzburg i Tyskland. De prisbelönta upptäckterna gjordes vid Max-Planck-institutet för biofysik i Frankfurt i Tyskland.
Källa: Nobelstiftelsen