Computational analysis of granular layer network oscillations. (Analisi computazionale di oscillazioni di rete dello strato granulare)

What do we know about the brain nowadays? Surely a lot more than what we knew years ago, but even if, now, we can explain different kinds of behaviours, starting from single cells to local microcircuits, lots more still remain obscure. Furthermore, what happens to single neurons when the web of connections starts growing meaningfully? In this thesis, we investigated the behaviour of microcircuits in Cerebellum, more specifically the structure and functionality of granular layer of cerebellar Cortex. Starting from a model scaffold of the cerebellum, built using simplified neurons that try to reproduce experimental data and statistical inference, we simulated the activity of the cerebellar microcircuit, and used tools data processing in order to analyze different aspects of the microcircuit, in particular the behaviour of Golgi cells. We'll show really interesting properties of Golgi cells and their usefulness in the economy of a very well working Cerebellar network.

Cosa conosciamo fino ad oggi del cervello? Sicuramente, molto di quello che conoscevamo anni fa, ma anche se possiamo spiegare diversi tipi di comportamenti, cominciando dalle single cellule fino ad arrivare al funzionamento di microcircuiti locali, molto rimane ancora oscuro. Inoltre, cosa accade ai single neuroni quando la rete di connessioni inizia a crescere significativamente? In questo lavoro di tesi, abbiamo investigato il comportamento del microcircuito cerebellare, più specificamente la struttura e la funzionalità dello strato granulare della corteccia cerebellare. Iniziando da un modello di cervelletto, costruito usando neuroni semplificati che cercano di riprodurre dati sperimentali e inferenze statistiche, abbiamo simulato l'attività del microcircuito cerebellare, e usato strumenti di analisi di dati per analizzare differenti aspetti del microcircuito, in particolare il comportamento delle cellule de Golgi. Mostreremo importanti proprietà delle cellule del Golgi e la loro utilità nell'economia di una rete cerebellare ben funzionante.