Neurofisiologia Sperimentale e Computazionale

Responsabile

Prof. Albertino Bigiani (PO)

Personale strutturato, compreso quello tecnico

Prof. Jonathan Mapelli (PA)
Dott.ssa Cristina Lucchetti (RU)

Obiettivi dell'attività di ricerca

L’obiettivo generale della ricerca svolta in questo laboratorio è la comprensione dei meccanismi alla base dell’elaborazione dell’informazione nel sistema nervoso. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo focalizzato il nostro interesse su specifici circuiti cellulari sia periferici che centrali.

  • Elaborazione dell’informazione a livello del sistema gustativo periferico– Le cellule sensoriali gustative trasmettono informazioni alle fibre nervose periferiche sulle sostanze chimiche presenti negli alimenti e nelle bevande. Queste informazioni sono il risultato sia del processo di riconoscimento degli stimoli gustativi (trasduzione sensoriale) sia della comunicazione intercellulare all’interno dei bottoni gustativi (segnalazione paracrina e sinaptica). Lo scopo della ricerca è di delucidare i meccanismi cellulari e molecolari responsabili della formazione dell’informazione gustativa destinata al sistema nervoso centrale e alla base dei nostri comportamenti alimentari.
  • Elaborazione dell’informazione a livello di circuiti centrali-  Questa attività è volta ad analizzare meccanismi sinaptici e cellulari alla base dell'elaborazione dei segnali nei circuiti neuronali di strutture del sistema nervoso centrale quali cervelletto e corteccia cerebrale.
    Cervelletto: si studiano i meccanismi coinvolti nella trasmissione e nella plasticità sinaptica e l’organizzazione spazio-temporale della codifica del segnale neuronale, mediante tecniche di indagine sperimentale sia elettrofisiologiche (patch-clamp) che di imaging (microscopia a due fotoni). Vengono inoltre sviluppati modelli matematici predittivi del comportamento dei circuiti neurali analizzati. Si valutano inoltre l’azione degli anestetici generali sulla funzionalità neuronale.
    Corteccia cerebrale: al fine di valutare i circuiti nervosi corticali e sottocorticali coinvolti nell’organizzazione del movimento di “reaching-grasping”, comune a molte specie animali, si sta procedendo ad eseguire delle lesioni periferiche (nervo infraorbitale e bulbi olfattivi) e centrali (corteccia sensorimotoria) in ratti condizionati ad effettuare un compito di orientamento/raggiungimento/prensione, dei quali viene acquisito ed analizzato sia il comportamento (videoregistrazione a 200 frames/sec), che la cinematica del movimento (3-D Qualisis Motion Capture System).

 

Collaborazioni

  • Brain Connectivity Center, Fondazione C. Mondino, IRCCS, Pavia
  • Dipartimento Chirurgico, Medico, Odontoiatrico e di Scienze Morfologiche con interesse Trapiantologico, Oncologico e di Medicina Rigenerativa UNIMORE
  • Dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari , UNIMORE.
  • TU Delft (Delft, The Netherlands)
  • Laboratory of Non-Linear Spectroscopy (LENS, Florence, IT)
  • Amrita Universtity (Amrita, India)
  • Istituto Italiano di Tecnologia (Genova, Italia)
  • ETH Zurich (Zurich, Switzerland)
  • Prof. Vincenzo Perciavalle, Università di Catania
  • Dott. Gianfranco Franchi, Università degli Studi di Ferrara
  • Prof. Roberto Tirindelli, Università di Parma

 

Fondi di ricerca

  • Progetto: "Effetto neuro-protettivo degli anestetici generali inalatori nell'ambito della terapia del danno anossico cerebrali" finanziato dalla Fondazione di Vignola.
  • FAR Dipartimentale 2017 (UNIMORE).
  • FFABR-2018 

 

Pubblicazioni più significative sull’argomento

  • Pisciotta A, Bertoni L, Riccio M, Mapelli J, Bigiani A, La Noce M, Orciani M, de Pol A, Carnevale G. (2018) Use of a 3D Floating Sphere Culture System to Maintain the Neural Crest-Related Properties of Human Dental Pulp Stem Cells.Frontiers in Physiology 9: 547. doi: 10.3389/fphys.2018.00547. eCollection 2018.
  • Parmiani P, Lucchetti C, Franchi G (2018) Whisker and nose tactile sense guide behavior in a skilled reaching task. Frontiers in Behavioral Neuroscience 12: 24
  • Bigiani A (2017) Calcium Homeostasis Modulator 1-Like Currents in Rat Fungiform Taste Cells Expressing Amiloride-Sensitive Sodium Currents. Chemical Senses 42: 343-359. doi: 10.1093/chemse/bjx013
  • Gandolfi D, Cerri S, Mapelli J, Polimeni M, Tritto S, Fuzzati-Armentero MT, Bigiani A, Blandini F, Mapelli L, D'Angelo E. (2017) Activation of the CREB/c-Fos Pathway during Long-Term Synaptic Plasticity in the Cerebellum Granular Layer.Frontiers in Cellular Neuroscience 11: 184. doi: 10.3389/fncel.2017.00184. eCollection 2017.
  • Lanzilotto M, Gerbella M, Perciavalle V, Lucchetti C (2017) Neuronal Encoding of self and others’ head rotation in the Macaque Dorsal Prefrontal Cortex. Scientific Reports 7(1): 8571.
  • Bigiani A (2016) Electrophysiology of sodium receptors in taste cells. Journal of Biomedical Science and Engineering 9: 367-383. doi: 10.4236/jbise.2016.98032
  • Mapelli J, Gandolfi D, Vilella A, Zoli M, Bigiani A (2016) Heterosynaptic GABAergic plasticity bidirectionally driven by the activity of pre- and postsynaptic NMDA receptors.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113(35): 9898-903. doi: 10.1073/pnas.1601194113. Epub 2016 Aug 16
  • Lanzilotto M, Perciavalle V, Lucchetti C (2015) Evidence for a functional subdivision of Premotor Ear-Eye Field (Area 8B). Frontiers in Behavioral Neuroscience 8: 454.
  • Gandolfi D, Mapelli J, D'Angelo E (2015) Long-Term Spatiotemporal Reconfiguration of Neuronal Activity Revealed by Voltage-Sensitive Dye Imaging in the Cerebellar Granular Layer. Neural Plasticity 2015:284986. doi: 10.1155/2015/284986. Epub 2015 Jul 29.
  • Mapelli J, Gandolfi D, Giuliani E, Prencipe FP, Pellati F, Barbieri A, D'Angelo E, Bigiani A (2015) The effect of desflurane on neuronal communication at a central synapse. PLoS One 10(4):e0123534. doi: 10.1371/journal.pone.0123534. eCollection 2015
  • Pozzi P, Gandolfi D, Tognolina M, Chirico G, Mapelli J, D'Angelo E (2015) High-throughput spatial light modulation two-photon microscopy for fast functional imaging. Neurophotonics 2(1):015005. doi: 10.1117/1.NPh.2.1.015005. Epub 2015 Feb 9.
  • Bigiani A (2015) Amiloride-sensitive sodium currents in fungiform taste cells of rats chronically exposed to nicotine. Neuroscience 284: 180-91. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.09.077. Epub 2014 Oct 8.
  • Gandolfi D, Pozzi P, Tognolina M, Chirico G, Mapelli J, D'Angelo E (2014) The spatiotemporal organization of cerebellar network activity resolved by two-photon imaging of multiple single neurons. Frontiers in Cellular Neuroscience 8:92. doi: 10.3389/fncel.2014.00092. eCollection 2014.
  • Lanzilotto M, Perciavalle V, Lucchetti C (2013) Orienting Movement in area 9 Identified by Long Train ICMS. Brain Structure and Function 7:198.
  • Lanzilotto M, Perciavalle V, Lucchetti C (2013) Auditory and visual systems organization in Brodmann Area 8 for gaze shift control: where we do not see, we can hear. Frontiers in Behavioral Neuroscience 7(198): 1-3.
  • Lanzilotto M, Perciavalle V, Lucchetti C (2013) A New Field in Monkey’s Frontal Cortex: Premotor Ear-Eye Field (PEEF). Neuroscience & Biobehavioral Reviews 37(8):1434-1444.
  • Prestori F, Bonardi C, Mapelli L, Lombardo P, Goselink R, De Stefano ME, Gandolfi D, Mapelli J, Bertrand D, Schonewille M, De Zeeuw C, D'Angelo E (2013) Gating of long-term potentiation by nicotinic acetylcholine receptors at the cerebellum input stage. PLoS One 8(5).
  • Gandolfi D, Lombardo P, Mapelli J, Solinas S, D'Angelo E (2013). Theta-frequency resonance at the cerebellum input stage improves spike timing on the millisecond time-scale.  Frontiers in Neural Circuits 7:64.
  • Lucchetti C, Lanzilotto M., Perciavalle V, Bon L (2012) Neuronal activity reflecting progression of trials in the pre-supplementary motor area of macaque monkey: An expression of neuronal flexibility. Neuroscience Letters 506(1): 33-38 
  • Prandi S, Sala GL, Bellocci M, Alessandrini A, Facci P, Bigiani A, Rossini GP (2011) Palytoxin induces cell lysis by priming a two-step process in mcf-7 cells. Chemical Research in Toxicology 24(8):1283-96. doi: 10.1021/tx2001866. Epub 2011 Jul 18.
  • D'Angelo E, Mazzarello P, Prestori F, Mapelli J, Solinas S, Lombardo P, Cesana E, Gandolfi D, Congi L (2011) The cerebellar network: from structure to function and dynamics. Brain Research Reviews 66(1-2):5-15.
  • Rossini GP, Bigiani A (2011) Palytoxin action on the Na(+),K(+)-ATPase and the disruption of ion equilibria in biological systems. Toxicon 57(3):429-39. doi: 10.1016/j.toxicon.2010.09.011. Epub 2010 Oct 8.
  • Bigiani A, Prandi S (2011) Functional diversity of taste cells. A review. Flavour Fragrance Journal 26: 214-217.
  • Mapelli J, Gandolfi D, D'Angelo E (2010) High-Pass Filtering and Dynamic Gain Regulation Enhance Vertical Bursts Transmission along the Mossy Fiber Pathway of Cerebellum. Frontiers in Cellular Neuroscience 4:14.
  • Mapelli J, Gandolfi D, D'Angelo E. (2010) Combinatorial responses controlled by synaptic inhibition in the cerebellum granular layer. Journal of Neurophysiology 103(1):250-61.
  • Bon L, Lanzilotto M, Lucchetti C (2009) PEEF: Premotor Ear-Eye Field. A New Vista of Area 8B. In Prefrontal Cortex: Roles, Interventions and Traumas. Eds:Lorenzo Lograsso and Giovanni Moretti. pp157-175 
  • Sala GL, Ronzitti G, Sasaki M, Fuwa H, Yasumoto T, Bigiani A, Rossini GP (2009) Proteomic analysis reveals multiple patterns of response in cells exposed to a toxin mixture. Chemical Research in Toxicology 22(6):1077-85. doi: 10.1021/tx900044p.

[Ultimo aggiornamento: 18/06/2019 13:34:44]