Indice
Abstract
...ICAPITOLO 1
Lo sviluppo di un tessuto nervoso: la Polarizzazione Neuronale e l’Axonal
Pathfinding
... 11.1 Cenni alla biologia dei neuroni ... 1
1.2 Uno sguardo ad alcuni dei meccanismi che sottendono la formazione dei circuiti nervosi ... 6
1.2.1 La crescita neuritica e l’establishment della polarità neuronale ... 6
1.2.2 Il processo dell’axonal pathfinding e le strategie di guida degli assoni ... 11
1.2.2.1 Axon guidance: le interazioni cellula-cellula coinvolte... 14
1.2.2.2 Axon guidance: i fattori diffusibili e non-diffusibili che modulano la crescita neuritica... 15
CAPITOLO 2 Il cono di accrescimento: struttura, funzioni e dinamica del processo di avanzamento
... 192.1 Le funzioni del cono di accrescimento ... 20
2.2 I sensori del cono di accrescimento: i filopodia... 21
2.2.1 Fondamenti biologici sulla struttura dei filopodia ... 21
2.2.2 Le “antenne” del cono di accrescimento: i filopodia come sensori e non solo... 23
2.3 Concetti base sul ruolo del calcio come secondo messaggero a servizio del cono di accrescimento... 24
2.4 La dinamica di avanzamento del cono di accrescimento ... 26
2.4.1 L’organizzazione citoscheletrica del cono di accrescimento ... 26
2.4.2 Il processo di protrusione... 28
2.4.3 L’actina come “motore”del cono di accrescimento ... 30
2.4.4 Il ruolo dei microtubuli ... 32
2.4.5 Analisi delle interazioni dei microtubuli con l’actina ... 34
2.4.5.1 Dominio periferico: le interazioni dei microtubuli con i fascicoli di F-actina... 34
2.4.5.2 Dominio centrale: le interazioni dei microtubuli con gli archi di actina ... 35
CAPITOLO 3 Introduzione all’ambiente di sviluppo di CX3D
... 383.1 La rappresentazione dello spazio e dei neuroni in CX3D... 39
3.1.1 Il concetto di vicinato... 39
3.1.2 Il processo di diffusione... 40
3.1.3 La discretizzazione dei neuroni... 41
3.1.4 La cellula: una struttura a strati... 42
3.2 Gli studi di contact-guidance... 44
3.3 Modifiche all’ambiente di sviluppo di CX3D... 48
3.3.1 La costruzione di un pattern: la classe Pattern... 48
3.3.2 L’introduzione di un pattern nello spazio fisico: il metodo addArtificialGratingsPattern ... 49
3.3.3 Rappresentazione grafica del pattern... 50
3.3.4 Analisi delle traiettorie... 52
CAPITOLO 4 Modello di accrescimento neurale su nanogratings
... 564.1 Gli esperimenti di Arregui ... 57
4.2 Gli studi di Ferrari: introduzione agli effetti dell’interazione con nanogratings sul comportamento cellulare... 59
4.3 Gli studi di Ferrari: l’analisi comparata su differenti geometrie... 61
4.4 Quantificazione dell’allineamento ... 65
4.5 CX3D: la legge di movimento del cono di accrescimento... 73
4.6 La classe GrowthConeAttraction ... 75
CAPITOLO 5 Validazione e prima generalizzazione del modello ad altre linee cellulari
... 775.1 Descrizione del set di dati sperimentali utilizzato per la validazione del modello ... 78
5.2 Risultati delle simulazioni e validazione ... 79
5.3 Estensione del modello su scala macroscopica... 84
5.4 Generalizzazione ad altre linee cellulari del modello del cono di accrescimento ... 86
