Angelo MARCELLI | Projects

MODELLI NEUROCOMPUTAZIONALI DELL'ESECUZIONE DI MOVIMENTI VOLONTARI

Obiettivo principale del progetto è studiare l’interazione tra corteccia motoria primaria, cervelletto, gangli basali e midollo spinale nei processi di apprendimento ed esecuzione dei movimenti volontari. A tal fine verrà implementato un modello computazionale che consenta di simulare le attività della corteccia motoria, del cervelletto, dei gangli basali e del midollo spinale nell’esecuzione di movimenti dell’arto superiore, anch’esso descritto con un modello muscoloscheletrico. Studi di elettrofisiologia suggeriscono che il midollo spinale è sede di primitive motorie che, opportunamente reclutate e combinate dai centri superiori, consentono la generazione di un ampio repertorio di comportamenti motori [5]. Di conseguenza, una delle ipotesi che proponiamo ed intendiamo valutare in questo progetto è che i comportamenti motori siano acquisiti, rappresentati e comandati in termini di primitive motorie. A tal proposito, sarà necessario valutare qual è la base neurale di tali primitive motorie. Diversi studi sperimentali hanno mostrato il coinvolgimento del cervelletto in diversi task di apprendimento, quali l’adattamento del riflesso vestibulo-oculare e il condizionamento pavloviano [3]. Di conseguenza, questi task di apprendimento verranno simulati e verrà analizzato il comportamento del modello in termini di attivazioni neurali e attuazione di particolari movimenti a seguito di uno stimolo. Tale analisi sarà condotta al fine di valutare una duplice ipotesi: a) che il cervelletto esegua la stessa “computazione neurale” su qualsiasi segnale afferente e che la differenziazione funzionale sia determinata dall’aspetto del segnale di feedback ricevuto dall’oliva inferiore e che b) differenti tipi e siti di plasticità sinaptica siano coinvolti in diversi comportamenti. La rete neurale atta a simulare le aree nervose superiori (cervelletto, gangli basali e corteccia motoria) sarà basata sui risultati conseguiti nel progetto “Modelli neurocompu