Corso di laurea magistrale Interateneo in Fisica dei sistemi complessi

Sistemi complessi per le neuroscienze

complex system in neuroscience

Anno accademico 2021/2022

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Al termine dell'attività formativa, lo studente sarà in grado di:

• Conoscere e descrivere i diversi livelli di analisi del cervello con le corrette metodologie ed equazioni
• Conoscere le diverse tecniche di registrazione dell’attività cerebrale
• Conoscere le diverse tecniche statistiche adeguate alla descrizione dei fenomeni cerebrali

Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente sarà in grado di affrontare le diverse tematiche riguardanti le neuroscienze teoriche in maniera appropriata e sarà in grado di affrontare e svolgere ricerche in questo campo

Modalità di verifica dell'apprendimento

Orale

Programma

Scopo del corso è quello di introdurre i concetti fondamentali dei modelli usati nello studio dei principi e meccanismi che guidano lo sviluppo, l'organizzazione, il processamento dell'informazione e le abilità mentali del sistema nervoso centrale.

In particolare affronteremo i diversi livelli di descrizione possibili del sistema nervoso: micro-scala, meso-scala e macro-scala.

A livello di micro-scala verra descritto il neurone, le sue caratteristiche e le caratteristiche e proprietà del modello di risposta sinaptica e come tutto questo possa essere descritto da una elegante equazione introdotta da Hodgkin e Huxley. Inoltre si svilupperanno modelli semplificati del neurone come l'Integrate and Fire (IF) e verrà sviluppato il modello di rumore che può essere incorporato nel modello deterministico per modellare la risposta neurale. Infine verranno introdotti modelli che descrivono il comportamento collettivo di gruppi neuronali.

A livello di meso-scala verranno sviluppati modelli di semplici network che descrivono l'organizzazione corticale del sistema nervoso e i problemi di codifica e decodifica del segnale.

A livello di macro-scala utilizzando i modelli descritti nei livelli di micro e meso scala verranno indagate le relazioni tra struttura e funzioni del cervello e di come costruire modelli esplicativi delle varie funzioni cognitive e le patologie del sistema nervoso e come confrontarli con i dati sperimentali. Inoltre verrà affrontata la descrizione dinamica dell'attività cerebrale a macro-scala.

Appunti e articoli forniti durante il corso

Orario lezioni

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