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Scienza e tecnologia

Metodi stocastici per lo studio del sistema nervoso

Comprendere i meccanismi che regolano il funzionamento del cervello è una delle più grandi sfide di questo secolo. La complessità dei problemi coinvolti richiede la collaborazione di scienziati con competenze molto diverse: neuro-scienziati, chimici, fisici, informatici, biologi e anche matematici

Le neuroscienze computazionali studiano le funzioni cerebrali in termini di elaborazione dell’informazione. I modelli matematici consentono di riconoscere i fenomeni che guidano la trasmissione nervosa, studiando l’effetto sull’output di variazioni dei parametri input. Tali modelli applicati allo studio di unità o reti nervose spesso pongono problemi matematici non banali e occorre sviluppare opportune tecniche analitiche o computazionali utili per lo studio del modello proposto. Inoltre, lo studio statistico delle registrazioni neuronali, così come quello di elettroencefalogrammi o altre misure, richiedono lo sviluppo di specifiche tecniche statistiche adatte per dati provenienti da strutture complesse.
Il gruppo torinese, nell’ambito di collaborazioni internazionali, studia modelli stocastici per la codifica nervosa. In particolare considera modelli stocastici per la descrizione dell’attività di neuroni singoli o di piccole reti nervose. Lo studio comprende lo sviluppo di metodologie matematiche per l’analisi dei modelli. Parte delle attività include lo studio statistico utile a confrontare le previsioni dei modelli con dati registrati da neuroni singoli o da reti.
Abbiamo collaborazioni internazionali con numerosi gruppi, in particolare con CEA-CLINATEC di Grenoble per lo sviluppo di algoritmi per interfacce cervello-computer, con l'Institute of Neuroscience and Medicine (INM-6) Research Center Jülich per lo studio statistico di treni di spike paralleli.


impatto sulla società

Lo sviluppo di tecniche statistiche e probabilistiche per la codifica del segnale nervoso è essenziale in diversi ambiti medici. Per esempio fornisce misurazioni importanti durante l'intervento chirurgico in casi di malattie e malfunzionamenti del sistema nervoso (Parkinson, epilessia). Ambito di grande utilizzo pratico delle tecniche di neuroscienze computazionali è la progettazione di Brain Computer Interfaces, ovvero del sistema di decodifica e codifica del segnale nervoso che è parte dei sistemi che cercano di interfacciare cervello e macchina (protesi avanzate), tutori per paraplegici.




referente

Laura Lea Sacerdote
gruppo di lavoro

Roberta Sirovich
Luisa Testa
Federico Polito
Cristina Zucca
dipartimento

partner


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