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Modeling the electrophysiological properties of in vitro neurobiological systems: communication in neuronal networks and collective electrophysiological activity

Michele Giugliano

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Michele Giugliano

Sono nato a Genova nel 1974 e nel 1997 mi sono laureato con lode all'Universita' della stessa citta' in Ingegneria Elettronica. Durante gli anni successivi, nell'ambito del corso di dottorato di ricerca in Bioingegneria (Politecnico di Milano / Universita' di Genova), ho sviluppato una notevole competenza nei settori della Matematica Applicata, delle Neuroscienze Computazionali e della Neurobiologia Teorica. Nel 2001 ho ricevuto il titolo di Dottore di Ricerca in Bioigegneria dal Politecnico di Milano. La maggior parte del mio percorso formativo e' stato focalizzato sullo studio delle proprieta' computazionali del sistema nervoso. Questa tematica costituisce una delle frontiere piu' affascinanti e complesse della scienza, e negli anni futuri essa diverra’ sempre piu' importante, sia per le implicazioni cliniche che per quelle tecnologiche. Nella mia attivita' di ricerca, studio i correlati cellulari (e di rete) dei fenomeni elettrofisiologici di plasticita' del sistema nervoso, grazie ai quali il cervello impara dall'esperienza e modifica la propria anatomia e fisiologia in risposta a stimoli esterni e all'attivita' elettrochimica interna. Da tale punto di vista, i miei interessi a lungo termine consistono nella progettazione di dispositivi hardware ispirati agli stessi principi della neurobiologia.

Nel 2001 ho ricevuto una borsa di studio triennale dalla Human Frontier Science Program Organization per proseguire le mie ricerche sul sistema nervoso, con particolare enfasi sull'uso di tecniche e paradigmi sperimentali non convenzionali. Dal 2001 alla prima meta' del 2005, sono stato Postdoc nel gruppo del Prof. Hans-Rudolf Lüscher all'Istituto di Fisiologia dell'Universita' di Berna. Attualmente sono Group Leader al Brain Mind Institute, presso il Politecnico Federale di Losanna (EPFL), dove coordino e supervisiono un team di ricercatori con i piu' disparati percorsi formativi (es. biologi, ingegneri, fisici, medici).
La mia attivita' di ricerca e' rivolta in particolare a due aspetti:

1) esperimenti elettrofisiologici in vitro, volti a studiare la fisiologia e la plasticita' a livello di rete e microcircuito in fettine acute di neocorteccia, sfruttando strumenti e tecnologie sviluppate in ambito nanotecnologico per la registrazione e la stimolazione dell'attivita' elettrofisiologica (i.e. matrici di microelettrodi), in combinazione con le tecniche tradizionali quali il patch-clamp.

2) modelli matematici dell’attivita’ elettrofisiologica del sistema nervoso, con particolare enfasi agli approcci di popolazione e campo-medio, quali strumenti per l’analisi e la simulazione efficiente al calcolatore del comportamento collettivo di reti estese di neuroni impulsanti, con sinapsi plastiche a breve e lungo termine.

La mia attivita’ e’ pertanto rivolta a impiegare le predizioni di un approccio teorico unificato alla pianificazione dettagliata di nuovi paradigmi sperimentali per l’indagine delle proprieta’ plastiche del cervello e per l’analisi e interpretazione di dati sperimentali.

Studi

  • Dottorato in Bioingegneria
    conseguito presso Politecnico di Milano nell'anno 2001
    con una votazione di 110 e lode
  • Laurea in Ingegneria Elettronica
    conseguita presso Università degli studi di Genova nell'anno 1996-97
    con una votazione di 110 e lode
    sostendendo i seguenti esami:
    Materia   Voto
    Sistemi Intelligenti Naturali e Artificiali   30
    Sistemi di Elaborazione + Linguaggi e Traduttori   30
    Robotica Antropomorfa   30
    Circuiti e Algoritmi per il Trattamento dei Segnali   30
    Elaborazione Ottica dei Segnali   30
    Termofluidodinamica Applicata   30
    Bioelettromagnetismo   30
    Analisi 1   25
    Fisica 1   30
    Informatica Biomedica   30
    Geometria + Calcolo Numerico   28
    Fondamenti di Informatica   30
    Analisi 2   27
    Teoria dei Sistemi   26
    Bioelettronica   28
    Campi Elettromagnetici   30
    Elettronica dei Sistemi Digitali   30
    Elettrotecnica   30
    Controlli Automatici   30
    Elettronica Applicata   28
    Fisica Matematica   29
    Strumentazione Biomedica   30
    Comunicazioni Elettriche   30
    Calcolatori Elettronici   30
    Ricerca Operativa   30
    Elaborazione Numerica dei Segnali   28
    Bioimmagini   30
    Tecnologie Biomediche   30
  • Diploma di maturità conseguito presso il Liceo scientifico
    con votazione 57/60°

Altri titoli di studio

  • Dottorato di Ricerca
    conseguito presso Politecnico di Milano nell'anno 2001

Lingue straniere

  • Inglese parlato e scritto: ottimo
  • Tedesco parlato e scritto: discreto

Conoscenze informatiche

  • Livello ottimo