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THE FIRST 3D MODEL OF THE OLFACTORY BULB:A STUDY ON ODOR LEARNING AND REPRESENTATION

by Cavarretta F

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 realisticagli stimoli dovuti alla presenza di odori naturali, le morfologie di cellule mitrali e granulari, insieme alla loroconnettivit. Il nostro modello ritorna predizioni che sono sperimentalmente verificabili, fornendo un potentestrumento per lo studio delle computazioni del bulbo olfattivo, quali ad esempio l'apprendimento e larappresentazione degli odori.Con l'apprendimento di un odore, il bulbo olfattivo si auto-organizza in gruppi di colonne, ciascuna incorrispondenza di un singolo glomerulo o unit glomerulare. Usando il nostro modello, abbiamo identificato imeccanismi su cui si basa la formazione di una o pi colonne/unit glomerulari in seguito alla presentazione diun odore. In aggiunta, abbiamo esaminato come le interazioni fra unit glomerulari durante l'apprendimentopossono influenzare la configurazione finale delle colonne.In seguito, abbiamo studiato come il bulbo olfattivo elabora gli ingressi provenienti dai recettori olfattiviattivati dagli odori naturali. Questo avviene su due livelli computazionali: lo strato glomerulare al livello di input, elo strato delle cellule granulari al livello di output verso la corteccia olfattiva. Ci suggerisce che le funzionipostulate nei circuiti glomerulari hanno come ruolo primario la trasformazione di un input complesso edisorganizzato in una rappresentazione dove i livelli di attivazione sono normalizzati, e il loro contrastointensificato. Tuttavia loutput del livello glomerulare non pu sincronizzare lattivit dei glomerulari. Pertanto, alivello delle cellule granulari, le interazioni dendrodendritiche inducono una decorrelazione temporale dei patternrappresentativi dei vari odori, a sua volta dipendente da quella precedentemente realizzata nel livelloglomerulare. Questi risultati forniscono importanti indizi riguardanti la computazione/rappresentazione del bulboolfattivo, dimostrando l'importanza della sua auto-organizzazione modulare in unit glomerulari. La suaorganizzazione a strati particolarmente importante per la rappresentazione degli odori naturali, dal momentoche le aree da essi attivate sulla superficie del bubo sono sovrapposte. How the olfactory bulb processes odor input cannot be easily addressed using standard experimental techniques,therefore we have developed a large scale model of olfactory bulb,using realistic three-dimensional inputs, cell morphologies of mitral and granule cells, and connectivity.The model makes experimentally testable prediction,providing a powerful framework for investigating the olfactory bulb computations,such as the odor learning and representation. By the odor learning, the olfactory bulb organizes itself in synapticAdvisors/Committee Members: advisor: G. Naldi, coordinator: V. Mastropietro, NALDI, GIOVANNI, MASTROPIETRO, VIERI.