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La connettività funzionale tra la corteccia e le regioni subcorticali, come per esempio i gangli basali, svolge un ruolo importante nell’integrazione sensoriale-motoria, e nell’apprendimento strumentale indotto dalla gratificazione. L’obiettivo primario della nostra attività di ricerca è di chiarire i meccanismi neuromodulatori che regolano questa connettività in condizioni fisiologiche e patologiche.

In particolare, vogliamo comprendere come distinte classi di neuromodulatori (dopamina, serotonina, noradrenalina, adenosina, ed endocannabinoidi) agiscono in maniera coordinata per indurre fenomeni di plasticità sinaptica, per tipo di cellula e input specifici, e come tali fenomeni siano in grado di codificare il controllo di comportamenti “goal-directed” o automatici e ripetitivi (habits). Non solo per identificare i substrati neurobiologici di tali comportamenti, ma per capire come questi processi siano alterati in malattie del sistema nervoso che influenzano aspetti del controllo motorio (malattia di Parkinson) o motivazionali (dipendenza da droghe d’abuso o disturbi ossessivi compulsivi).

Attività

Per sviluppare la nostra linea di ricerca, utilizziamo un approccio integrato che include tecniche di neurofisiologia (registrazioni di patch-clamp ed extracellulari), tecniche di imaging (imaging del Ca2+ mediante microscopia a due fotoni), analisi farmacologiche in-vivo, procedure comportamentali (comportamenti operanti e motori) e approcci optogenetici/chemogenetici (sia ex-vivo sia in-vivo).

Laboratori

I laboratori di neuro-modulazione dei circuiti corticali e subcorticali è equipaggiato con strumenti avanzati per:

  • Elettrofisiologia (sistemi completi per registrazioni di patch-clamp ed extracellulari), anche accoppiata ad imaging del Ca2+ mediante microscopia a due fotoni
  • Optogenetica (laser e sorgenti LED per stimolazioni ottiche ex-vivo e approcci comportamentali in-vivo)
  • Comportamenti operanti e motori
  • Espressione transgenica (modelli transgenici Cre-lox)

Collaborazioni

IIT

  • Nano Materiali di Carbonio (Silvia Giordani)
  • Neuro-imaging funzionale (Alessandro Gozzi)
  • Nanochemistry (Roberto Marotta)

Nazionale

  • Laboratorio di Controllo epigenetico e fenotipo neuronale (Elena Battaglioli) – Dipartimento Biotecnologia Medica Università di Medicina di Milano; CNR, Istituto di Neuroscienze.
  • Unità di Neurofarmacologia (Tiziana Rubino) - DBSF e Centro di Neuroscienze, Università di Insubria
  • Unità di Biologia cellulare e dello sviluppo (Massimo Pasqualetti) – Dipartmento di Biologia, Università di Pisa

Internazionale

  • Laboratorio di Neurobiologia Molecolare (Istvan Katona) – Dipartimento di Neurobiologia Cellulare e Network, Istituto di Medicina Sperimentale, Academia delle Scienze Ungherese
  • Divisione Neuroscienze (Riccardo Brambilla) – Scuola di Bioscienze, Università di Cardiff.
  • Laboratorio di trasduzione del segnale (Gilberto Fisone) – Dipartmeno di Neuroscienze, Istituto Karolinska