Dottorato in NEUROSCIENZE DEL COMPORTAMENTO

Titolo della tesi: Topology of emergent properties: a multidimensional study

Molteplici proprietà, a priori non definibili, affiorano dai rapporti fra unità elementari e si svolgono su un piano emergente che si manifesta a vari livelli di organizzazione biologica. Questa prospettiva, adottata dalla ricerca neuroscientifica, ha permesso di accogliere nuove domande, ispirate dalla volontà di conciliare il punto di vista riduzionista, che cerca nei costituenti la ragione necessaria e sufficiente a spiegare i processi mentali, con l’ottica emergentista, che invece riconosce che non sempre il totale equivale alla somma degli elementi. Questo lavoro esplora le proprietà emergenti in due dimensioni. Il primo studio considera i ‘cell assemblies’, ovvero strutture temporalmente definite di attività neuronale coordinata, come unità funzionali la cui distribuzione è influenzata dalla domanda cognitiva. La caratterizzazione di questi elementi, emergenti da interazioni di primo o secondo ordine, permette di correlare l’occorrenza di determinati motivi di coordinazione con specifici meccanismi di processamento dell’informazione. Questo è particolarmente rilevante considerando come oggetto di studio le interazioni tra la zona incerta, ritenuta essere un centro di integrazione sensorimotoria, e una costellazione di altre aree cerebrali murine durante lo svolgimento di un task di discriminazione. Il secondo studio esplora l’impatto che gli ormoni e il sesso biologico esercitano nel modellare la variabilità interindividuale nel reclutamento cerebrale funzionale a seguito di stimolazione cognitiva. Utilizzando una strategia basata sull’analisi dei rapporti di correlazione tra profili individuali di attivazione e inattivazione cerebrale, questo studio deriva proprietà di network che rivelano che la dimensione del repertorio di configurazioni cerebrali emerge dalla popolazione come ulteriore livello sul quale il dimorfismo sessuale si esprime.