Оптогенетика вводит светочувствительные белки в целевые клетки, обеспечивая точный оптический контроль мембранного потенциала при определенном освещении. Этот подход позволяет манипулировать отдельными клетками или нейронными цепями в миллисекундном масштабе, предоставляя мощный инструмент для изучения функций нейронных цепей, механизмов заболеваний и воздействия лекарственных препаратов. Области применения включают анализ взаимосвязи между нейронными цепями и поведением в нейробиологии, исследование неврологических расстройств, таких как эпилепсия и болезнь Паркинсона, а также моделирование электрофизиологии сердца и аритмий.

В оптогенетических экспериментах часто сочетаются широкопольная флуоресценция, двухфотонная микроскопия или волоконно-оптические платформы стимуляции. Эти исследования требуют пространственно точного нацеливания на клетки или цепи при одновременном динамическом захвате быстрой электрической активности, что предъявляет чрезвычайно высокие требования как к пространственному, так и к временному разрешению систем визуализации.