MODELLI NEURONALI: 1) Comprensione misure sperimentali

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Transcript della presentazione:

MODELLI NEURONALI: 1) Comprensione misure sperimentali 2) Analisi teorica del sistema 3) Predizione interazioni in reti neuronali 4) Ricostruzione delle funzioni nervose

Registrazioni da fettine di tessuto cerebellare (tecnica del patch-clamp)

Repetitive firing

bursting

resonance

Circuito equivalente

Modello a circuito parallelo

Conduttanze voltaggio e tempo dipendenti

Canali ionici : teoria del gating

Gating: tempo-dipendenza b a b y (1-y) a

Gating: voltaggio dipendenza

Processo attivato dalla depolarizzazione Processo inattivato dalla depolarizzazione

Dinamica del Ca2+ intracellulare esistono conduttanze Ca-dipendenti, ed è quindi necessaria una rappresentazione esplicita della dinamica del Ca2+ Ca2+ Ca2+ Pompe, tamponi ecc.

Sistema di ODE del primo ordine Soluzione con metodi di integrazione numerica

Modello di Hodgkin-Huxley (HH)

Estrazione parametri cinetici Vengono ricavati i parametri y

Ricostruzione conduttanze

Ricostruzione risposta eccitabile

Predizione conduzione negli assoni

Sinapsi sinapsi eccitatorie sinapsi inibitorie 1 ms

Modelli multicompartimentali V2 V3 V1 In ogni compartimento

Parametri cinetici modello

Repetitive firing modello

Repetitive firing modello

Bursting modello

Resonance modello

Modelli tipo HH: 1) sono in relazione alla realtà molecolare 2) derivano da misure sperimentali 3) incorporano un numero arbitrario di meccanismi 4) sono applicabili a sistemi multicompartimentali 5) sono adattabili (modulazione) 6) riproducono il timing degli spikes 7) evolvono dinamicamente 8) sono passibili di analisi teorica

Rete neuronale del cervelletto (schematica)

Trasmissione ripetitiva

Risonanza (frequenza theta)

Plasticità sinaptica: LTP Modifiche: neurotrasmissione eccitabilità intrinseca

La prospettiva: La realizzazione di reti simulate che incorporino modelli tipo HH (realistici) potrebbe consentire una migliore comprensione delle complesse dinamiche delle reti neuronali del sistema nervoso