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