Descrizione del progetto
Il codice neurale e l’elettroencefalogramma
L’elettroencefalogramma (EEG) è un importante strumento di imaging cerebrale non invasivo nella neuroscienza e nella clinica. Tuttavia, l’attività del circuito neuronale che dà origine all’EGG è scarsamente compresa. Il progetto ESNECO, finanziato dall’UE, propone un approccio interdisciplinare che combina la modellazione teorica alla neurofisiologia multiscala e alle tecniche interventistiche per sviluppare strumenti matematici al fine di analizzare l’EEG e interpretarlo in termini di caratteristiche neurali specifiche. Tali caratteristiche sono elementi chiave della configurazione dei microcircuiti ed è stato documentato il loro contributo a disturbi cerebrali quali schizofrenia e disturbi dello spettro autistico. Gli esperimenti registreranno simultaneamente l’EEG e l’attività neurale intracorticale nei topi per determinare i contributi di determinate classi cellulari e i modelli specifici dell’attività nelle cellule per diverse caratteristiche dell’EEG.
Obiettivo
The electroencephalogram (EEG) is one of the most important non-invasive brain imaging tools in neuroscience and in the clinic, but surprisingly little is known about the features of neural circuit activity that give rise to the EEG. The challenge is to explain the functional and anatomical configurations, e.g. the neural interactions among different classes of cells, that produce the diverse spatial, spectral and temporal EEG features linked to cognition and neurological diseases. By means of an interdisciplinary approach, combing advanced theoretical modeling with state-of-the-art multiscale neurophysiology and interventional techniques, I will address the above challenge. I will develop rigorous mathematical tools to disambiguate the EEG and robustly interpret it in terms of specific neural features (e.g. firing rate). Such features are key elements in determining the microcircuit configuration and have been documented to contribute to brain disorders such as schizophrenia and Autism Spectrum Disorders (ASD). First, I will develop neural network models that include the key components of cortical microcircuits. I will then turn these models into accurate EEG analysis tools by fitting them to empirical data to “invert”, or translate back, the EEG into an estimate of the neural parameters. In particular, I am interested in studying the relationship of the EEG with spiking activity and synchrony of excitatory and inhibitory populations. The experiments will record simultaneously EEG and intracortical neural activity in mice, combined with optogenetic tools that can determine the contributions of specific classes of cells and specific patterns of activity in cells to different EEG features. The analysis tools developed in this project will be used to infer neural circuit changes from EEG measures, which will produce substantial progress toward bridging the gap between EEG and neuron dynamics.
Campo scientifico
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
16163 Genova
Italia