THE FIRST 3D MODEL OF THE OLFACTORY BULB:A STUDY ON ODOR LEARNING AND REPRESENTATION
Tesi di Dottorato
Data di Pubblicazione:
2017
Citazione:
THE FIRST 3D MODEL OF THE OLFACTORY BULB:A STUDY ON ODOR LEARNING AND REPRESENTATION / F. Cavarretta ; advisor: G. Naldi ; coordinator: V. Mastropietro. DIPARTIMENTO DI MATEMATICA "FEDERIGO ENRIQUES", 2017 Apr 11. 29. ciclo, Anno Accademico 2016. [10.13130/cavarretta-francesco_phd2017-04-11].
Abstract:
Le attuali tecniche sperimentali non permettono di studiare come il bulbo olfattivo processa gli odori,
quindi ne abbiamo sviluppato un modello tridimensionale su larga scala. Questi riproduce in maniera realistica
gli stimoli dovuti alla presenza di odori naturali, le morfologie di cellule mitrali e granulari, insieme alla loro
connettività. Il nostro modello ritorna predizioni che sono sperimentalmente verificabili, fornendo un potente
strumento per lo studio delle computazioni del bulbo olfattivo, quali ad esempio l'apprendimento e la
rappresentazione degli odori.
Con l'apprendimento di un odore, il bulbo olfattivo si auto-organizza in gruppi di colonne, ciascuna in
corrispondenza di un singolo glomerulo o unità glomerulare. Usando il nostro modello, abbiamo identificato i
meccanismi su cui si basa la formazione di una o più colonne/unità glomerulari in seguito alla presentazione di
un odore. In aggiunta, abbiamo esaminato come le interazioni fra unità glomerulari durante l'apprendimento
possono influenzare la configurazione finale delle colonne.
In seguito, abbiamo studiato come il bulbo olfattivo elabora gli ingressi provenienti dai recettori olfattivi
attivati dagli odori naturali. Questo avviene su due livelli computazionali: lo strato glomerulare al livello di input, e
lo strato delle cellule granulari al livello di output verso la corteccia olfattiva. Ciò suggerisce che le funzioni
postulate nei circuiti glomerulari hanno come ruolo primario la trasformazione di un input complesso e
disorganizzato in una rappresentazione dove i livelli di attivazione sono normalizzati, e il loro contrasto
intensificato. Tuttavia l’output del livello glomerulare non può sincronizzare l’attività dei glomerulari. Pertanto, a
livello delle cellule granulari, le interazioni dendrodendritiche inducono una decorrelazione temporale dei pattern
rappresentativi dei vari odori, a sua volta dipendente da quella precedentemente realizzata nel livello
glomerulare. Questi risultati forniscono importanti indizi riguardanti la computazione/rappresentazione del bulbo
olfattivo, dimostrando l'importanza della sua auto-organizzazione modulare in unità glomerulari. La sua
organizzazione a strati è particolarmente importante per la rappresentazione degli odori naturali, dal momento
che le aree da essi attivate sulla superficie del bubo sono sovrapposte.
Tipologia IRIS:
Tesi di dottorato
Elenco autori:
F. Cavarretta
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