Impatto delle alterazioni dei canali del sodio su un modello computazionale di cellule granulari cerebellari con discinesia

My thesis, titled "Impact of sodium channel alterations on a computational model of cerebellar granule cells with dyskinesia", is based on an article (Binda et al., 2021) from which was the main source of experimental data used in my thesis. My work focused on applying modifications of sodium channels, as seen in the reference work, to a model of healthy cerebellar granule cells (Masoli et al., 2020), in order to transform it into a dyskinetic neuron. Using the programming language Python and the NEURON simulation environment, I built a digital model of the altered granule cell and explored the impact of sodium current modifications on its activity by applying various experimental protocols. This led to identification of analogies with the results of the reference article. The dyskinetic cell had a longer axon initial segment with a higher expression of sodium channels, making the cell more excitable and more active in the response to synaptic stimuli. The goal of my research was to better understand the behaviour of the "dyskinetic" granule cell and explore the effects of sodium channel alterations on its activity. This gives the neuron model greater excitability and responsiveness to stimuli, making the model behaviour dyskinetic and somewhat proportional to the behaviour of the dyskinetic cell seen in the reference article. This work paves the way for highly detailed computational microcircuit models embedding pathology-specific alterations

La mia tesi, intitolata "Impact of sodium channel alterations on a computational model of cerebellar granule cells with dyskinesia", si basa su un articolo (Binda et al., 2021) che è stato la principale fonte di dati sperimentali utilizzati nella mia tesi. Il mio lavoro si è concentrato sull'applicazione di modifiche dei canali del sodio, come visto nel lavoro di riferimento, a un modello di cellule granulari cerebellari sane (Masoli et al., 2020), al fine di trasformarlo in un neurone discinetico. Utilizzando il linguaggio di programmazione Python e l'ambiente di simulazione NEURON, ho costruito un modello digitale della cellula granulare alterata e ho esplorato l'impatto delle modifiche della corrente di sodio sulla sua attività applicando diversi protocolli sperimentali. Ciò ha portato all'identificazione di analogie con i risultati dell'articolo di riferimento. La cellula discinetica aveva un segmento iniziale dell'assone più lungo con una maggiore espressione di canali del sodio, rendendo la cellula più eccitabile e più attiva nella risposta agli stimoli sinaptici. L'obiettivo della mia ricerca era comprendere meglio il comportamento della cellula granulare "discinetica" ed esplorare gli effetti delle alterazioni dei canali del sodio sulla sua attività. Ciò conferisce al modello di neurone una maggiore eccitabilità e reattività agli stimoli, rendendo il comportamento del modello discinetico e in qualche modo proporzionale al comportamento della cellula discinetica visto nell'articolo di riferimento. Questo lavoro apre la strada a modelli computazionali di microcircuito altamente dettagliati che incorporano alterazioni specifiche della patologia.