光遺伝学
必要な要素のひとつとしては、自由に行動する動物において、特定のタイプの細胞を脳の深部であっても制御できるようにするためのハードウェア(統合された光ファイバーや固体光源など)が挙げられる。
一般的には、後者は現在、2007年に導入された光ファイバー結合ダイオードの技術を使用して実現されているが、研究者たちは埋め込み電極の使用を避けるために、光波がより深く浸透して個々のニューロンを刺激または阻害できる、透明なジルコニアの「窓」をマウスの頭蓋骨に刻む方法を開発した。
大脳皮質などの脳の表層部を刺激するために、光ファイバーまたはLEDを動物の頭蓋骨に直接取り付けることがある。また、光ファイバーをより深く埋め込むことで、脳のより深い領域に光を届けることも可能である。光ファイバーを通じたアプローチに加えて、自由に行動する生物の複雑な行動を妨げずに研究を行うために、ポータブルLEDに無線で電力を供給するワイヤレス技術も開発されている。
最近では、オプトジェネティクスの刺激として有機LED(OLED)を使用する研究が進んでいる。微生物オプシンを発現するニューロンをミリ秒オーダーの時間スケールで正確に刺激制御することが、In vitroで実証されている。また、パルスモードでの操作により、適合する低温の領域での神経刺激も可能となっている。
さらに、有機ELは厚さが1μm以下と極めて薄いため、脳への埋め込みに適している。