Fájdalomcsillapító gyógyszerek hatására az opioid receptor egy speciális kémiai jelútvonalat aktivál az agyban és a gerincvelőben. Amikor a kutatók a rodopszinhoz kötött receptort fénnyel megvilágították, akkor ugyanez jelút aktiválódott. Az agynak ebben a részében található neuronok olyan kémiai anyagokat termelnek, mint például a dopamin, amelyek az eufória érzésének kiváltásában játszanak szerepet. A súlyos fájdalomtól szenvedő betegek számára az opioid típusú fájdalomcsillapító gyógyszerek alkalmazása hosszú idő óta az egyik leghatásosabb módszer. A gyógyszer az idegsejteken lévő receptorához kötődbe csökkenti a fájdalom érzetet. A St. Louis-i Washington Orvosi Egyetem idegkutatóinak ugyanakkor sikerült fény segítségével aktiválni az opioid receptorokat. A tudósok kísérleti körülmények között egy fényérzékeny fehérjét, a rodopszint opioid receptorhoz kötötték, így fény segítségével tudták aktiválni a receptort követő jeutat. A megváltozott szerkezetű receptor agyba juttatásával gyógyszerek használata nélkül is sikerült megváltoztatni az egerek viselkedését. Eredményeiket a Neuron című folyóiratban publikálták. Reményeik szerint így a fényt is fel lehet majd használni a fájdalom enyhítésére, illetve kifejleszthető lesz olyan fájdalomcsillapító gyógyszer is, aminek kevesebb a mellékhatása.

Mielőtt azonban ez lehetővé válik, a kutatók szeretnék a lehető legjobban feltérképezni, hogyan lehet a leghatékonyabban serkenteni vagy gátolni az opioid rendszert az idegsejtekben. A kutatást vezető Michael R. Bruchas elmondta, hogy a fény segítségével sokkal könnyebb vizsgálni az említett receptorokat az agy és a gerincvelő bonyolult hálózatában, mint a gyógyszerek alkalmazásával. „Nehéz egyértelműen meghatározni, hogyan működnek az opioid receptorok, mert sokféle feladatuk van a szervezetben. Az opioid receptorok megkötik az opiát típusú fájdalomcsillapítókat, ugyanakkor a légzés szabályozásban is szerepet játszanak, megtalálhatóak az emésztőrendszerben és közreműködnek a jutalmazás érzetének kialakításában.” Fény hatására azokban a sejtekben, amelyek opioid receptorhoz kötött rodopszint tartalmaztak, ugyanazok a kémiai anyagok termelődtek, mint amik a standard receptoraktiváció során szabadulnak fel. Ezt követően kísérleti állatok agyába egy hajszálvékony, fénykibocsátó diódát ültettek az agynak abba a részébe, ami a jutalmazás érzetének kialakításáért felelős, és a fényérzékenyített receptorokat szintén ebbe a régióba juttatták. Az itt található neuronok olyan molekulákat termelnek, mint például a dopamin, ami az eufória kiváltásában játszik szerepet.

Az utóbbi évtizedekben az opioid rendszert kutató vizsgálatok igazolták, hogy kísérleti egerek és patkányok a ketrecben rendszeresen megnyomnak egy kart, aminek hatására például morfint kapnak. A morfin az opioid rendszert aktiválja, ami a dopaminszintet emeli. Mivel ez egy kellemes érzést kelt az állatokban, ezért azok újra és újra lenyomják a kart. Ez lehet az egyik kísérletes magyarázat arra, hogy az ópiát típusú fájdalomcsillapítóval kezelt betegek körében miért fordul elő olyan gyakran gyógyszerabúzus és miért olyan gyakori az ópiátokkal való visszaélés. Ahhoz, hogy kísérleti körülmények között fény hatására váltsanak ki az agyban ehhez hasonló boldogságérzést, az egereket egy kamrába zárták. A kamra egyik felében az állatok agyába ültetett lézeres optikai eszköz fényt bocsátott ki, és ennek hatására fokozódott a dopamin termelés az agyban. Amikor az állatok a kamra másik felébe mentek, akkor a fényforrás kialudt. Nem sokkal később az egerek visszatértek a kamra azon felébe, ahol a fény ismét felgyulladt. „Kísérletünkben fény segítségével aktiváltuk az opioid receptorokat, és nagy valószínűséggel ezzel azt értük el, hogy az agy több dopamint termelt. Így a morfinhoz hasonló hatóanyagok helyett fénnyel váltottunk ki jutalomérzést az agyban.” – nyilatkozta Bruchas. A kibocsátott fény erősségétől, színétől, pulzáló vagy állandó voltától függően eltérő hatást váltottak ki a kísérleti állatokban.

Ha valaki opioid típusú gyógyszert szed a fájdalom enyhítésére, az kapcsolatba lép a központi idegrendszeri receptorával és tompítja a fájdalmat. Egy idő után azonban tolerancia és addikció alakulhat ki a gyógyszerrel szembe. Az opioidok fontos mellékhatása, hogy drámaian képesek csökkenteni a légzésszámot és általában székrekedést okoznak. Elméletben a fényérzékeny receptorok aktivációja nem jár hasonló káros hatásokkal. Siuda szerint ezzel az eljárással egy nap talán lehetőség nyílik arra, hogy úgy aktiválják vagy deaktiválják az idegsejteket, hogy az más fájdalomcsillapító gyógyszerek hatását ne érintse. A kutatócsoport további vizsgálatokat tervez arra, hogy gyógyszerek helyett fény segítségével befolyásolhassák azoknak az agyi területeknek a működését, ami a fájdalom és a jutalmazás érzetének kialakításáért felelősek.