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Modeling the electrophysiological properties of in vitro neurobiological systems: communication in neuronal networks and collective electrophysiological activity

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Anteprima della tesi: Modeling the electrophysiological properties of in vitro neurobiological systems: communication in neuronal networks and collective electrophysiological activity, Pagina 3
Dottorato di Ricerca in Bioingegneria (XIII ciclo) 
Politecnico di Milano 
 
Modeling the electrophysiological properties of in vitroneurobiological systems: 
communication in neuronal networks and collective electrical activity. 
 
Michele Giugliano 
 
 
I-8
I.2, from behaving animls to single cells and to molecules that regulate cellular processes.  As 
already stated, no single level is inherently more important than any other, and for even a 
rudimentary quantitative account of physiological and pathological phenomena in the CNS, 
information and accurate experimental details from all the levels are necessary.  
Since the mid of the nineteenth century, it was evident that discrete entities were the basic 
architectural units constituting a living tissue. However, only fifty years later the same principle was 
accepted in the context of the organization of the nervous system, as the passionate argument 
between the two neuro-anatomists Santiago Ramón y Cajal ndCamillo Golgi, about whether the 
brain consists of enormous numbers of discrete cells (i.e. the cellular hypothesis or neuron 
doctrine), or is a continuous syncytium of tissue (i.e. the reticular theory), came to a successful end.  
The answer to such a question was of enormous impact for understanding how signals spread from 
one part of the nervous system to another.  Thanks to a tissue staining technique, fortuitously 
discovered by Golgi, Cajal managed to make individual neurons show up clearly in tissue sections 
that actually contain a large number of neurons (see fig. I.3). In fact, by using other staining 
methods that stain all the neurons, the same tissue sections would only have looked like tangl d 
thickets under the optic microscope. Eventually, those discrete entities were correctly identified as 
individual nerve cells, althoug  Golgi never accepted such an interpretation and continued to put 
forward his idea of a continuous meshwork. One of the reasons for the long debate over this issue is 
the complexity of brain tissue: a huge number of different cell types composes the nerv us ti sues, 
and many of these cells have a complex asymmetric three-dimensional morphologies that makes it 
extremely difficult to ascertain where one cell ends and the next begins. 
As it was already stressed, the essence of nervous system function and ofits ellular components is 
signaling, both intra-cellularly (i.e. from one part of a cell to another) and inter-cellularly (i.e. 
between cells). This is a fundamental premise for the following considerations, as most relevant 
advances in the neurosciences came by investigating those specialized aspects of neuronal 
morphology and structure contributing to the information transfer, to the mechanisms of intra-
cellular neuronal communications, to the patterns of neuronal connectivity and sub-cellular 
mechanisms of intra-cellular signaling, to the relationship of various patterns of neuronal 
connectivity to different behaviors, and finally to the ways in which neurons and their connections 
can be modified by experience, in an activity-dependent fashion.  
In particular, it can be further stated that each of the three unique sub-cellular str ctures 
characterizing neuronal cells, being the axon (i. . specialized for intracellular information transfer), 
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Informazioni tesi

  Autore: Michele Giugliano
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Bioingegneria
Anno: 2001
Docente/Relatore: Massimo Grattarola
Correlatore: SergioCeruttiEmanueleBiondi
Istituito da: Politecnico di Milano
Dipartimento: Dipartimento di Bioingegneria
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 198

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kinetic models
markov models
oscillations
networks of neurons
computer simulation
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